综述：作物根系性状与理想型对提高生产力和应对农艺挑战的概述

这篇综述系统探讨了将根系性状（RSA）纳入育种策略的重要性，提出针对特定根系理想型（ideotype）的定向育种是应对气候变化下农艺挑战的高效途径。文章总结了根系在养分吸收（NUE、PUE）、非生物胁迫（干旱、热应激）耐受、抗倒伏及病害规避中的作用，并重点分析了小扁豆野生与栽培品种的根系理想型案例，为可持续作物生产提供了新视角。

　　

根系性状与理想型：农业可持续发展的新视角

摘要

当前育种主要关注地上部性状，但气候变化加剧的农艺挑战需整合根系研究。根系可塑性使理想型育种成为更高效的策略。本文综述了根系理想型的最新进展，并以小扁豆基因型为案例，探讨其在水分和养分获取中的潜力。

1. 引言

根系作为植物的“地下大脑”，具有锚定、储碳、胁迫耐受和养分吸收等多重功能。尽管根系研究自达尔文时代起步，但其复杂性导致进展缓慢。现代表型技术（如非侵入式成像）加速了根系研究，推动其在抗逆育种中的应用。

2. 根系性状在育种中的应用

2.1 非生物胁迫管理
干旱和热胁迫下，根系通过调整构型（如深层根系、减少侧枝）增强水分获取。例如，玉米的DRO1基因通过调节根角增加耐旱性。水涝条件下，通气组织形成和不定根发育是关键适应机制。

2.2 抗倒伏与植物生长调节剂
根系锚定系统（如冠根展角、根板深度）决定抗倒伏能力。赤霉素抑制剂（如矮壮素）通过缩短株高增强抗性，但其对根系的影响仍需探索。

2.3 根系与病害互作
陡根表型可规避土传病原体（如镰刀菌）。例如，豌豆侧根数量与镰刀菌抗性相关，而豆类厚根减少病害发生率。

3. 根系构型与养分获取

根系分泌物（如有机酸、植物铁载体）驱动根际微生物互作，促进磷、铁等固定养分的活化。浅层密集根系利于磷捕获，而深层根系适应硝酸盐吸收。

4. 根系理想型研究进展

4.1 “陡、廉、深”理想型
玉米中减少轴向根数量、增加根角陡度的设计可提升深层氮素捕获。

4.2 “浅、宽、细”理想型
豆科植物的浅层细根系统优化表层磷吸收，如栽培小扁豆的根系布局。

5. 案例研究：野生与栽培小扁豆的理想型对比

加拿大草原研究表明，野生小扁豆（Lens ervoides）的“陡、廉、深”理想型在极端干旱下通过深层细根维持水分获取，而栽培品种（Lens culinaris）的浅层根系更适合磷吸收。两者性状的杂交可能培育出适应多变气候的新品种。

6. 未来展望

根系数据库（如RSIP）和基因编辑技术（CRISPR/Cas9）将推动理想型育种。需进一步研究根系可塑性与环境互作，以应对粮食安全挑战。