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探討玉米根系尋找水源能力之品種間差異

2025/07/18 @國際

摘要

美國史丹佛大學研究團隊探討玉米根系對水分的感測機制,發現熱帶及亞熱帶品種的根系能更有效尋找水源,而生長激素及乙烯為調控根系生長的重要因子,未來將進一步探討植物賀爾蒙相關基因的交互作用,為培育更耐旱的作物奠定基礎。

示意圖

探討玉米根系尋找水源能力之品種間差異
探討玉米根系尋找水源能力之品種間差異

  植物根尖細胞能夠感測土壤中空氣及水分,並藉由植物賀爾蒙調控根系生長方向及分支性,以利尋找水源。由先前的研究得知玉米根系對於水分偵測敏感性與品種間存在關聯性,因此美國史丹佛大學研究團隊進一步探討玉米向水模式(hydropatterning)的遺傳機制以及根系如何避開土壤空隙中的氣體、往水分存在處生長。

  研究人員針對250個玉米品種分析根系對於水分感測的能力,結果顯示熱帶及亞熱帶地區品種,其根系能夠有效避開乾旱地區並尋找水源,根系生長深度通常也較深,推測由於此類植株無須耗費營養及水分生長側根,因此具有較多的能量向下扎根。相較之下北美洲溫帶地區的品種,其根系朝多個方向生長,無法辨識土壤環境,尤其美國現有的栽培種,因大多種植於肥沃的土壤中,水分偵測能力相對較弱。深入探討植物賀爾蒙與根系發育的關係,研究人員利用模式植物阿拉伯芥進行試驗,發現生長激素及乙烯為調控根部生長的重要因子,生長激素調控側根朝有水分的方向發育,然而,當根系暴露於空氣中,則由乙烯抑制其分支性,相關文獻發表於Science期刊中。

  此研究結果強調了賀爾蒙對於根尖尋水能力的重要性,未來將持續深入探討其背後遺傳途徑的交互作用,期望能藉此培育耐旱品種。

【延伸閱讀】 - 研究發現高產蘋果樹背後的遺傳機制


🎓【知識檢索】

Q:玉米根系在hydropatterning過程中,auxin和ethylene如何協同調控側根的方向生長與分支??

A: 研究分析250個玉米品種顯示,不同品系的根系會透過hydropatterning避開乾燥區並向水分豐富處生長;進一步利用阿拉伯芥試驗確認,auxin可促進側根朝含水區域發育,而ethylene則在根暴露於空氣中時抑制側根分支,以節省能量並避免乾旱環境下不必要的側根形成。

 

 

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