水稻根系研究进展.docVIP

环境因子对水稻根系的影响 报告人：邓亚萍 导师：王忠 水稻根系既是吸收养分和水分的重要器官,又是多种激素有机酸和氨基酸合成的重要场所其形态和生理特性与地上部的生长发育、产量和品质形成均有密切的关系自1919年Weaver 首先报道根系与生态关系的研究结果以来人们对植物根系进行了广泛的研究其中，根系的形态结构与活性及其与产量的关系一直是水稻根系研究的一个热点，其核心问题是高产水稻应该具有什么样的根系形态生理特征,过去国内从事根系形态结构及环境因子对水稻根系影响的研究较少,近二十年来不少学者已陆续开展了环境因子水稻根系影响的研究，积累了众多经验，本文对已有的结果进行了总结。 1.温度因子 温度几乎影响着植物所有的生物学过过程，在植物的生长发育过程中起着重要的作用。对于根系而言，根际温度更是影响着根系的生长发育、形态结构及根中各种代谢过程。 水稻根系大部分集中在0～20cm耕层中,土壤温度变化也以0～20cm土层内最为明显。因此,这个层次的温度变化对水稻根系影响最大。水稻根系的生长受温度的影响主要表现在生长前期根系的形成和生长后期的衰竭,水稻根系生长的最适温度是28～32℃，当水温在16℃以下时,根的生长几近停滞,当温度上升到28℃时,支根生长良好,地上部与地下部均可得到最大限度的协调增长。在此界限以内,温度越高,地上部发育越好;温度低时,则根部的生长量增大。Neilsen(1974)认为,在根系生长的最适温度或较高温度下, 有利于根系的发生伸长, 相反较低的土壤温度则可以延缓根系细胞的衰老, 延长根系生理活性。吴岳轩(1995)研究也证实了高温有利于根系发生伸长这一结论。同时他也指出, 后期高温会加速根系衰老进程。由此可见, 水稻根系发育和根系生理活性对温度高低的需求是不同的。根系生长时期不同, 根系着生位置不同, 温度的影响也不同。总之,水稻根系发育和根系生理活性对温度高低的需求是有差异的,不同时期、不同着生位置的根系对温度的要求也各不一样。王忠（2003）的研究表明在供试的4个温度处理中，10℃时水稻发生冷害，根系停在生长，看不到负向光性反应；20℃时水稻根系生长，有负向光性反应；在30℃时稻根的生长和负向光性反应最快；40℃时稻根的生长量和根负向光性倾斜度降低。 目前有关温度对水稻根的内部形态，及生理生化方面的研究还不是很多，主要有：S.B.Varade的研究指出在提高温度及光照强度，加能量输入，促使稻根中孔隙度的增加。而温度对水稻根系生理代谢的影响，主要是通过影响各种酶的活性以及促进或抑制某些植物激素的合成和运输来调节根系代谢。Lakkakula（2004）认为温度对水稻根活性具有相反的作用23℃下生长的水稻根的GS活性明显高于32℃下生长的活性CTK、GA的合成和向上运输,同时增加根系ABA的合成和向上运输。 2.水分因子 水稻根系对土壤水分的反应非常敏感。田间持水量的不同会对根系的生长发育及分布产生影响。吴志强(1992)的研究表明淹水田根系主要分布在土壤上层,密集成网,而湿润灌溉和旱田栽培的稻田上层根较少,根系主要分布在中下层。张玉屏等(2001)认为土壤水分为田间持水量的70%～75%时最有利根系的生长发育,土壤水分过多或过少,都会导致根干重、根系吸收面积的全面下降;而且生育时期不同,根系对土壤水分的敏感程度也不同,如分蘖期干旱对根系生长发育影响较小,拔节后至抽穗开花期根系对水分胁迫最为敏感。 在土壤供水受到较大限制的农业中，根系的作用显得更为突出。因此进一步探讨根系抗旱能力在不同环境条件下的适应性变化，将是节水农业研究的一个方向。 在旱作条件下，水稻根系生物量更大，根活性更高。有人认为旱种水稻根系活性高，有利于协调水稻高产与根系早衰的矛盾。但干旱条件下根系大量生长可能会消耗大量的光合产物，对作物高产将造成一定的风险。汪强（2006）的研究从水稻的根生物量、根冠比、最大根深和根呼吸等方面证明旱作水稻根系生长较常规水稻旺盛。但水稻水作改旱作后产量下降是一个普遍现象，这说明水稻产量的形成与根系之关系受土壤水分的影响很复杂。 在研究不同水分条件下水稻的生理特性及根外部形态来探讨节水栽培的适宜措施的同时，有关水稻根的解剖结构受水分影响的研究也多了起来。除了缺氧胁迫外，干旱胁迫也可以诱导植物通气组织的形成。已有实验证明水分胁迫可以诱导水稻中一种乙烯受体基因OSPK2的表达。与淹水相比，旱作条件下杂交稻根通气组织形成早，此时水稻根通气组织的较早形成也许可降低根部老组织的呼吸消耗，减缓老幼组织间对同化物的竞争，对保证幼嫩组织的正常生长特别是根系的伸长有一定作用。 3.光照因子 光是对植物调控作用最广泛，最明显的环境因子。光作为环境信号，对植物的代谢，器官的发生，形态建成，向性运动等方面都有深刻的影响。植物通