水稻根系研究進(jìn)展

摘要：水稻根系在其生長發(fā)育中起著重要的作用，其為植物本身提供養(yǎng)分與水分，對于水稻根系的研究具有重要意義。

關(guān)鍵詞：水稻；根系；研究法；發(fā)展

中圖分類號： S233.71 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號： 1674-0432（2014）-10-26-1

水稻根系是水稻吸收養(yǎng)分和水分的重要器官，也是很多物質(zhì)同化、轉(zhuǎn)化或合成的場所，還是與地上部進(jìn)行物質(zhì)交流的代謝器官。其生長情況與活力會直接影響整個水稻的生長發(fā)育、營養(yǎng)狀況和產(chǎn)量水平。國內(nèi)外對于水稻根系的研究多集中于根系形態(tài)、根系發(fā)育、分布和生理活性，并取得了較大的進(jìn)展。

1 水稻根系的研究

1.1 水稻根系的形態(tài)

水稻的根系是由冠根和側(cè)根組成的。冠根和分枝的側(cè)根的數(shù)量、生長方向、長短粗細(xì)等的不同，就形成了水稻復(fù)雜的根系。川田于上世紀(jì)80年代對水稻的冠根及分枝的側(cè)根的形成、分化、組織結(jié)構(gòu)和生理形態(tài)等進(jìn)行了基礎(chǔ)性的研究，為后人對水稻根系的深入研究奠定了基礎(chǔ)。

1.2 水稻根系的功能

眾所周知，水稻通過根系從土壤中吸收水、無機(jī)鹽等養(yǎng)分。1984年，上川和橫山等人發(fā)現(xiàn)水稻根系不僅能吸收水、氮、磷、鉀等無機(jī)養(yǎng)分，還能夠吸收二氧化碳或碳酸，打破了人們的傳統(tǒng)認(rèn)識。水稻經(jīng)過根系吸收釋放的碳酸占水稻總體釋放碳酸的22%～34%，這表明水稻根系吸收的二氧化碳或碳酸對地上部分的碳素代謝起到了不容忽視的作用。1996年，李木英認(rèn)為，水稻根系吸收無機(jī)鹽的強(qiáng)度隨著生育進(jìn)程的推進(jìn)而逐漸加大。

此外，水稻根系還能夠合成氨基酸和一些植物激素。1998年，黃發(fā)松發(fā)現(xiàn)水稻根系能夠合成促進(jìn)核酸和蛋白質(zhì)生成的玉米素，這對后期葉片維持光合作用，提高灌漿有著重要的作用。

1.3 水稻根系與產(chǎn)量的關(guān)系

為了研究水稻根系與產(chǎn)量的關(guān)系，人們對水稻的根系進(jìn)行了人為的劃分。穗分化開始后根上部3個發(fā)根節(jié)位發(fā)生的根為上層根，下部其他所有根位為下層根。根據(jù)川田的測定，上層根形成的產(chǎn)量占總產(chǎn)量的60%～80%，這表明上層根對產(chǎn)量的形成有著重要的作用，但是與此同時，為了讓產(chǎn)量突破9t·hm-2，則需要重視下層根的發(fā)育。近年來有研究表明，水稻的下層根在前期與中期起著主要的作用，可以提高其克服不利環(huán)境的能力，培養(yǎng)下層根是進(jìn)一步提高高產(chǎn)水稻產(chǎn)量的可行措施。

2 水稻的根系研究法

2.1 根系研究的發(fā)展歷史

根系具有重要的作用，人們很久以前就開始對根系展開了研究。早在西漢時期，就相繼產(chǎn)生了保護(hù)作物根系，促進(jìn)扎根的“代田法”和“區(qū)田法”。不過根據(jù)文獻(xiàn)記載，德國學(xué)者Hales最早對根系進(jìn)行了比較系統(tǒng)的研究，他于1727年采用了簡單挖掘法探究作物根系在土壤中的分布情況，這種挖掘研究根系的方法一直沿用了一個多世紀(jì)。1892年，美國的king先將土壤用鐵絲網(wǎng)分割隔離，然后用水沖去，從而獲得了接近自然狀態(tài)的根系，推動了作物根系的研究。1897年，美國的Goff將上述方法進(jìn)一步改進(jìn)，成為了釘板法。在這一時期，德國的Knop、Nobbe和Saussure等一些學(xué)者也開展了水培法、盆栽法的相關(guān)研究。1923年，美國的Weaver改進(jìn)了挖掘法，并首次將其運(yùn)用到水稻根系的研究。之后，隨著科技的快速進(jìn)步，以同位素示蹤技術(shù)、影像技術(shù)、計算機(jī)等為代表的新技術(shù)的采用極大地推動了作物根系研究的發(fā)展。

2.2 常見的水稻根系研究法

水稻長期生長在淹水環(huán)境中，根系也很纖細(xì)，對根系進(jìn)行完整的取樣與觀察比較困難，這在一定程度上制約了對水稻根系的研究。目前的根系研究方法大多是借鑒其他植物的研究方法，并結(jié)合水稻的自身特點(diǎn)加以改造而成。從研究方法上，水稻根系的研究方法可以分為挖掘法和非發(fā)掘法兩種。挖掘法主要有原狀土片法、原狀土柱法、網(wǎng)袋法、簡易根箱法、塑料管土柱法；非挖掘法主要有霧培法、同位素示蹤法、桶（盆）缽栽培法、沙培法、水培法、水上栽培法等。

3 水稻根系的研究展望

經(jīng)過近一個世紀(jì)的發(fā)展，人們對于水稻根系對地上部分的生長和產(chǎn)量的重要作用有了廣泛的認(rèn)識，根系研究的技術(shù)手段也有了長足的進(jìn)步。但是，相對于地上部分而言，由于根系生長在地下，研究的方法受到了各方面的限制，難度比較大，廣度與深度也略有不足，在以后的研究中有待加強(qiáng)。

3.1 高超產(chǎn)水稻根系形態(tài)特征對產(chǎn)量的影響

與常規(guī)水稻相比，超高產(chǎn)水稻根系形態(tài)、特征所具有的特點(diǎn)，這些特點(diǎn)如何影響產(chǎn)量，對此進(jìn)行研究，可對定向培育與調(diào)控水稻根系形態(tài)提供指導(dǎo)，有助于實(shí)現(xiàn)水稻超高產(chǎn)。

3.2 水稻根系分泌物對產(chǎn)量的影響

水稻根系的分泌物中，哪些種類的分泌物影響著地上部分的產(chǎn)量，各種栽培耕種措施對根系分泌物的影響，從而揭示出各種栽培技術(shù)調(diào)控水稻根系生長發(fā)育的機(jī)理，從而有助于改進(jìn)栽培技術(shù)并以此指導(dǎo)生產(chǎn)，提高水稻產(chǎn)量。

3.3 水稻根系根尖超微結(jié)構(gòu)

水稻的根尖具有感知、傳遞環(huán)境信號，吸收水分、養(yǎng)分等重要作用，生理活性非常高。但是限于目前的技術(shù)條件，對于水稻根尖的超微結(jié)構(gòu)的研究不夠細(xì)致，根尖超微結(jié)構(gòu)的養(yǎng)分吸收與產(chǎn)量的關(guān)系，栽培技術(shù)的調(diào)控對根尖的影響機(jī)理等尚未明確，對此進(jìn)行更進(jìn)一步的研究很有必要。

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作者簡介：施淑斌，東豐縣植物保護(hù)植物檢疫站，高級農(nóng)藝師。