水稻根系研究進展

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

關鍵詞：水稻；根系；研究法；發展

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

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

1 水稻根系的研究

1.1 水稻根系的形態

水稻的根系是由冠根和側根組成的。冠根和分枝的側根的數量、生長方向、長短粗細等的不同，就形成了水稻復雜的根系。川田于上世紀80年代對水稻的冠根及分枝的側根的形成、分化、組織結構和生理形態等進行了基礎性的研究，為后人對水稻根系的深入研究奠定了基礎。

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、無機鹽等養分。1984年，上川和橫山等人發現水稻根系不僅能吸收水、氮、磷、鉀等無機養分，還能夠吸收二氧化碳或碳酸，打破了人們的傳統認識。水稻經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，李木英認為，水稻根系吸收無機鹽的強度隨著生育進程的推進而逐漸加大。

此外，水稻根系還能夠合成氨基酸和一些植物激素。1998年，黃發松發現水稻根系能夠合成促進核酸和蛋白質生成的玉米素，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 水稻根系與產量的關系

為了研究水稻根系與產量的關系，人們對水稻的根系進行了人為的劃分。穗分化開始后根上部3個發根節位發生的根為上層根，下部其他所有根位為下層根。根據川田的測定，上層根形成的產量占總產量的60%～80%，這表明上層根對產量的形成有著重要的作用，但是與此同時，為了讓產量突破9t·hm-2，則需要重視下層根的發育。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境的能力，培養下層根是進一步提高高產水稻產量的可行措施。

2 水稻的根系研究法

2.1 根系研究的發展歷史

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，就相繼產生了保護作物根系，促進扎根的“代田法”和“區田法”。不過根據文獻記載，德國學者Hales最早對根系進行了比較系統的研究，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。1892年，美國的king先將土壤用鐵絲網分割隔離，然后用水沖去，從而獲得了接近自然狀態的根系，推動了作物根系的研究。1897年，美國的Goff將上述方法進一步改進，成為了釘板法。在這一時期，德國的Knop、Nobbe和Saussure等一些學者也開展了水培法、盆栽法的相關研究。1923年，美國的Weaver改進了挖掘法，并首次將其運用到水稻根系的研究。之后，隨著科技的快速進步，以同位素示蹤技術、影像技術、計算機等為代表的新技術的采用極大地推動了作物根系研究的發展。

2.2 常見的水稻根系研究法

水稻長期生長在淹水環境中，根系也很纖細，對根系進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，并結合水稻的自身特點加以改造而成。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掘法兩種。挖掘法主要有原狀土片法、原狀土柱法、網袋法、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

經過近一個世紀的發展，人們對于水稻根系對地上部分的生長和產量的重要作用有了廣泛的認識，根系研究的技術手段也有了長足的進步。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。

3.1 高超產水稻根系形態特征對產量的影響

與常規水稻相比，超高產水稻根系形態、特征所具有的特點，這些特點如何影響產量，對此進行研究，可對定向培育與調控水稻根系形態提供指導，有助于實現水稻超高產。

3.2 水稻根系分泌物對產量的影響

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調控水稻根系生長發育的機理，從而有助于改進栽培技術并以此指導生產，提高水稻產量。

3.3 水稻根系根尖超微結構

水稻的根尖具有感知、傳遞環境信號，吸收水分、養分等重要作用，生理活性非常高。但是限于目前的技術條件，對于水稻根尖的超微結構的研究不夠細致，根尖超微結構的養分吸收與產量的關系，栽培技術的調控對根尖的影響機理等尚未明確，對此進行更進一步的研究很有必要。

參考文獻

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作者簡介：施淑斌，東豐縣植物保護植物檢疫站，高級農藝師。