英研究稱:增加植物根毛長度可提高作物產量

2020-12-16 科學網
英研究稱：增加植物根毛長度可提高作物產量
相關論文發表於《自然—細胞生物學》

植物根部圖解，顯示了細胞和根毛分布，植物生長素（auxin）傳輸方向用粉紅色標明。

（圖片來源：Claire Grierson）  

面對氣候變化，由於肥料和供水導致了極大的能源和環境成本，讓作物更有效率地吸收營養和水從而增加產量顯得越發重要。英國布裡斯託大學科學家揭示了如何增加植物根毛（root hair）長度，而具較長根毛的植物能更有效地吸收水和養分，從而可能提高作物產量。研究相關論文在線發表於12月14日的《自然—細胞生物學》（Nature Cell Biology）。

 

論文第一作者、布裡斯託大學生物學博士生Angharad (Harry) Jones表示：「每根根毛都是一個單獨的伸長的細胞，其長度依賴於植物生長激素的供給程度。難點在於理解植物生長素如何傳送到根毛來促進生長。」1880年，達爾文和他的兒子Francis第一次發現了植物的向光性生長，這一發現最後導致了植物激素的發現。

 

由於無法直接觀察到植物生長素，Jones使用了由美國巴德學院（Bard College）物理學家Eric Kramer創建的計算機模型來計算植物生長素可能會出現的位置。

 

模型揭示出了令人驚奇的結果，植物生長素不是直接到達根毛細胞，而是通過旁邊的細胞作為管道來傳輸。在傳輸過程中，一些植物生長素發生洩露，為根毛細胞提供了令其生長的信號。這一新的見解將非常有助於農民培育可持續性作物，而且可降低肥料浪費，從而避免對生態系統造成嚴重破壞。

 

論文通訊作者、布裡斯託大學的Claire Grierson補充說：「這一重要的新工作是『綜合生物學』的一個例子， 是一種創新的、多學科方法，利用數學模型和計算機模擬來驗證單靠實驗很難或無法研究的想法。這一方法產生了對生物學機理突破性和令人驚奇的理解，而用其它方法很可能無法發現。」（科學網 徐青/編譯）

 

（《自然—細胞生物學》（Nature Cell Biology），doi:10.1038/ncb1815，Angharad R. Jones，Claire S. Grierson）

 

更多閱讀（英文）

 

 

相關焦點

  • 【Nature】全面綜述提高作物產量的方法!
    該文章討論了利用植物科學解決綠色革命後農業挑戰的潛力，並探索了在氣候變化中增強作物可持續生產。 此外，該文還認為加速作物改良必須利用自然進化的性狀和合成生物學。1960年代的綠色革命使主要的主糧作物（小麥，玉米和大米）的產量急劇增加，從而滿足了全球人口不斷增長的需求。
  • 作物高產的潛力來源於哪裡?提高作物產量的途徑又是什麼呢?
    我們很多農民其實對於作物高產的潛力來源都是不太清楚的，對於如何有效地增加農作物的產量也是比較懵懂的。我們今天這篇文章就和大家分享一些關於農作物高產潛力來源和提高產量途徑的知識。雖然這些知識比較書本化，但是我認為這對於我們農民從事農業生產還是有很大的好處的。
  • 科學家總結提高作物產量的遺傳策略
    科學家總結提高作物產量的遺傳策略 作者：小柯機器人 發布時間：2019/11/7 15:21:58 近日，美國加州大學舊金山分校Julian I.
  • 硼能增加果實品質和產量,提高商品性,但你知道怎麼補嗎
    經研究和實踐證明，硼肥能促進作物花粉的萌發和花粉管的生長；能夠促進種子和果實的生長發育；對作物根系生長和伸長有重要作用；硼肥能增強作物的抗逆能力，比如抗旱、抗寒及抗生理性病害的作用，對豆科類的作物根瘤菌的固氮能力得到大大提升，建議朋友們在給豆科作物噴施磷酸二氫鉀時加上硼肥，可以減少秕籽，從而增加產量，效果非常好。也是就是說，它能增加果實的坐果率，特別是對鈣的攝取和豆科類植物的結實率。
  • 中國研究人員在提高植物光合效率和產量方面...
    今天，國際植物生物學著名期刊NaturePlants在線發表了中國科學院分子植物科學卓越創新中心，植物分子遺傳國家重點實驗室郭房慶研究組的最新突破性研究成果。該項研究在提高植物光合效率和產量方面取得突破性進展。
  • 我國科學家在提高植物光合效率和產量方面取得突破性進展
    中國科學院分子植物科學卓越創新中心研究員郭房慶團隊在提高植物光合效率和產量方面取得進展，讓「光合作用」不再被「高溫」困擾，為應對溫室效應導致全球氣候變暖條件下的糧食安全生產挑戰，提供了解決方案。相關成果4月21日在線發表於《自然—植物》。　　溫度是影響植物生長周期和地理分布的主要因素之一。
  • 植物生長調節劑對小麥有什麼特殊作用
    一是它屬於環己烷羧酸類植物生長調節劑，是赤黴素生物合成抑制劑，通過降低赤黴素的含量，控制作物旺長，達到作物抗倒伏的作用。二是藥劑可被植物莖、葉迅速吸收並傳導，通過降低株高、增加莖杆強度、促進根系發達來防止小麥倒伏。藥劑可被植物莖、葉迅速吸收並傳導，通過降低株高、增加莖杆強度、促進根系發達來防止小麥倒伏。同時本品還可以提高水分利用率，預防乾旱，提高產量等。
  • 氮素在植物中的代謝,氮素形態及配比對作物生長發育的影響?
    缺少氮時植物新陳代謝會發生紊亂，從而影響植物體內的物質合成與轉化。化學氮肥是按不同的含氮種類進行分類，可以分為：銨態氮肥、硝態氮肥和醯胺態氮肥。其中，硝態氮易淋失，易反硝化脫氮損失，不宜作基肥施用，而且不易在多雨和水地施用。銨態氮肥和尿素適宜作基肥深施，表施易揮發。長效氮肥不易淋失，能夠在土壤中較長時間保持肥效，可以作為基肥早施，也可施用於生長期長的作物。
  • 生物菌肥與有機肥配合使用,增加土壤養分,提高作物產量
    空間，增加土壤生物活性，增強速效性養分的釋放，有利益根系生長，提高植物的抗逆性。 施用生物菌肥是為了增加土壤「有益微生物」，而土壤微生物最顯著的成效就是「分解有機質」。
  • 「海藻大餐」讓作物「吃」好又環保,一起來了解一下
    海藻肥含有大量植物必需營養元素，還含有細胞分裂素、植物生長激素等促進生長的生物活性物質。科學應用海藻肥，可起到促進作物養分吸收、改良土壤結構、增強作物抗逆性、改善作物品質、延長水果保存期、促進種子萌發、提高肥效和減少病蟲害等作用。海藻肥之所以有如此良效，是困為其對作物、土壤、肥料系統具有綜合調控作用。
  • 巧用「保健品」 植物也能提高免疫力 減少化學農藥使用率
    植保站技術人員介紹，生活中人們預防疾病的最好方法，是在未生病時增強身體免疫力，同理，如何提高作物免疫力，抵抗病蟲害發生，減少農藥用量，可巧用作物「保健品」——植物免疫誘抗劑。植物免疫誘抗劑屬於新型生物藥劑，包含蛋白質類、新型糖類（寡糖類）、微生物誘抗菌類等物質，在作物苗期、開花期、座果期等生長關鍵時期，採用葉面噴施的方式施用，每畝製劑用量50-100ml，可有效促進作物生長、誘導作物提高抗病性，增加產量，改善品質。在作物苗期配合水肥一體化設備應用，具有打破種子休眠、培育壯苗、誘抗寒害病害的效果，同時節省人工成本，減少苗期化學用藥使用。
  • 植物生長調節劑,促根、殺梢、保花保果!用錯也要命,避開5誤區
    植物生長調節劑是通過人工合成、生物發酵提取的化合物，具有與內源激素相似的生理活性或影響內源激素的合成、運輸、代謝及生理活性。近年來，植物生長劑的使用逐漸廣泛，它在增強作物抗逆性、提高作物產量、改善品質等方面發揮巨大的作用。在種植戶間取得了很好的口碑，但還有很多農戶還不太理解植物生長劑的使用，接下來就為大家詳細介紹一下。
  • 科學家改良光合效率製造超級作物,十五年後至少可增產20%
    RIPE項目主要目標是通過工程改良提高主要農作物光合作用光能利用效率，進而提高作物產量潛力。該項目由美國伊利諾伊大學牽頭，其項目成員單位包括：美國農業部光合作用研究單位、英國艾斯克斯大學、英國蘭卡斯特大學、澳大利亞國立大學、中國科學院上海植物生理生態研究所、澳大利亞聯邦科工委、美國加州伯克利大學和美國路易斯安那大學。
  • 研究揭示「卡裡金」調控木本植物抗逆性作用機制
    ），能夠顯著提高木本植物烏桕對乾旱和鹽鹼的抗性，為開發新型作物生長調節劑提供了新思路。相關研究成果發表於植物學期刊Frontiers in Plant Science。作物經常面臨乾旱、鹽鹼等非生物逆境的威脅，影響產量和品質，嚴重時甚至顆粒無收。生產上主要通過選育抗逆品種來應對逆境威脅，然而往往由於種質資源有限、育種周期長等原因，不能滿足生產需求；而且由於氣候變化等原因，突發季節性乾旱等時有發生。
  • 光強在藥用植物研究中的應用現狀
    馬德華圈等研究發現，弱光處理前，兩個番茄品種的丙二醛(MDA)含量沒有明顯差異。經弱光處理後，MDA含量均有不同程度的提高。處理4天後，增加最明顯；處理8天後，MDA含量繼續增加，但增加幅度降低。3.毛脈酸模根中自藜蘆醇和白藜蘆醇苷含量隨光強減弱而增加，但長時間的遮陰可能導致毛脈酸模光合作用降低，從而使體內C／N比下降，最終導致白藜蘆醇和白藜蘆醇苷等以碳為基礎的次生代謝物質數量降低[12]。
  • 植物的碳氫氧營養現狀,功能重大,卻有名無實
    顯然不是，有科學家研究表明：如果將大棚內空氣中的CO2的濃度提高至0.1%，就能明顯提高植物光合作用強度（50%）並增加產量；但是當空氣CO2的濃度超過0.1%時，也會對植物產生澱粉累積、葉片捲曲等不良影響。
  • 遺傳學家找到提高玉米產量的新方法
    玉米是一種不可缺少的糧食作物,養活著世界上數十億的人口.隨著全球人口激增,預計到本世紀中期將達到80-90億的人口數量,因此,提高糧食作物的產量具有重要的意義.David Jackson教授來自冷泉港實驗室（CSHL）,他和他的同事在Nature Genetics上所發表的研究成果是數十年關於如何通過遺傳工程來增加玉米種子數目的研究的積累.
  • 提高植物光能利用效率研究取得進展,糧食安全或有新解決方案
    and crop yield（創建細胞核源光系統II複合體D1亞基合成途徑增加光合效率和作物產量）》。該研究成果是提高植物光能利用效率方面的一個重要突破性進展，為糧食安全生產挑戰提供了解決方案。因此，如何提高強光條件下或高溫脅迫下PSII的修復效率，進而增強植物的光合效率，生物量和產量是長期困擾這一領域科學家的基礎性科學問題和挑戰性難題。
  • NEK6激酶調控植物生長及脅迫反應
    中國科學院遺傳與發育生物學研究所基因組生物學研究中心張勁松實驗室和陳受宜實驗室研究發現，NEK6激酶調控植物生長及脅迫反應和乙烯合成。
  • 根際微生物組提高植物耐鹽性的研究進展(Biotechnology Advances IF=10)
    Druzhinina , Xueyu Pan , Zhilin Yuan(袁志林)Biotechnology Advances 34 (2016) 1245–1259 (IF=10.597)摘要土壤鹽漬化是制約生態防護林工程、沿海灘涂綠化和海水灌溉農林業發展的瓶頸，已經成為了影響全世界作物產量的主要限制因素