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New Phytologist丨低氧土壤中根的解剖和形态特征的适应性调控
淹水导致土壤缺氧。植物通过改变根的形态、解剖和结构来适应低氧环境，以维持根系的功能。基本特征包括通气组织的形成，径向泌氧的屏障，不定根的生长进入土壤或淹水中。本研究突出了组成型通气组织形成机制和根系结构变化的最新发现。此外，我们使用内部曝气模型来证明增加皮质与中柱比例对维持涝渍土壤中根系生长的有利影响。我们知道一些有益性状的基因，下一步是在育种中操纵这些基因，以提高我们作物的抗淹水能力。
Box1 适应淹水植物的根系特征。
土壤渍水和地上部分淹水影响根系。根的呼吸需要氧气，氧气提供细胞维持、生长和运输营养离子所需的能量(ATP)。当土壤被水浸透，或者根部被水淹没时，根系需要继续发挥作用，为幼苗提供养分和水分。现有的需氧根需要生存和适应，如果可能的话，新的不定根也可以从茎节中产生，更好地适应低氧土壤。一些根也可以在土壤上方的水中生长。信号处理触发适应(参见下面的列表和图1、2)。根系的适应会增加内部氧气的移动，促进其在缺氧水涝土壤中的生长。
经历淹水的旱作种植根
如果氧气/能量不足，则启动厌氧代谢，产生一些ATP，以维持短期生存。
组成型通气组织可使氧气立即在体内运动并继续发挥作用。
诱导通气组织的形成进一步增强了内部氧气的运动。
某些植物(如豆科植物)的根、根瘤、茎和下胚轴中次生通气组织(如通气性栓，一种充满气体的海绵状组织)的形成加强了地下组织与大气之间的气体交换。
径向泌氧(ROL)屏障的诱导有助于氧气的纵向扩散，也可能阻碍植物毒素的进入。
根系生长方向的改变可能促进根系对氧气的吸收，氧气可能存在于浅层土壤中。
新发育的不定根
根系结构的变化首先导致侧根的减少和缩短，从而减少了从主轴向外的对氧气的需求;其次，根系的生长角度变宽，导致根表面靠近可能存在一些氧气的土壤表层。
通气组织的形成增加了对根尖的氧气供应。
ROL屏障的形成进一步增强了氧气向根尖的扩散。
不定根中较大的皮质-中柱比例使其内部的氧气运动更强。
粗根比细根更不容易产生ROL，这是由于内部可利用的氧气的比例。
不定根在地上生长并在淹水中接触氧气。
doi: 10.1111/nph.16375