应对板结土壤植物自有“智慧”

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本报讯（记者易蓉）大型耕作机械的挤压、化肥过度使用和全球气候变化使得土壤板结已成为全球性问题。统计结果显示土壤板结叠加干旱胁迫导致的减产可高达75%。人工培育根系穿透能力强的作物品种来“协助”植物渡过难关成为重要的破题方向。近日，上海交通大学生命科学技术学院张大兵和梁婉琪教授团队，联合丹麦哥本哈根大学、英国诺丁汉大学团队发现了植物以柔克刚的“地下生存智慧”，相关成果登上《自然》（Nature）。

团队发现，植物根系通过主动响应积累的乙烯，精细调控细胞壁厚度，促进根系增粗，提高穿透能力，以适应土壤板结。这背后是植物根系令人惊叹的工程学智慧——遵循工程学原理，管道内部承受相同压力时，管径越大，管壁得越厚，才能维持结构稳定；而植物根系巧妙地增厚表皮细胞的细胞壁，形成“盔甲”的外层保护，同时皮层细胞孔径大，细胞壁变薄变软，允许细胞径向膨胀，形成更大的横截面产生推力。差异化的细胞壁重塑策略，让根系既能产生足够的推力，推开板结土壤，又能维持结构的完整。

该研究不仅破解了植物适应逆境的分子密码，更为未来作物设计开辟了新维度。基于“厚表皮—薄皮层”模型，育种家可以像工程师设计建筑那样，精准调控不同细胞层的细胞壁特性，培育出具有最优土壤穿透能力的根系，扩大板结土壤的利用率，维护作物产量安全。