水稻根系研究进展

摘要：水稻根系在其生长发育中起着重要的作用，其为植物本身提供养分与水分，对于水稻根系的研究具有重要意义。

关键词：水稻；根系；研究法；发展

中图分类号： S233.71 文献标识码：A 文章编号： 1674-0432（2014）-10-26-1

水稻根系是水稻吸收养分和水分的重要器官，也是很多物质同化、转化或合成的场所，还是与地上部进行物质交流的代谢器官。其生长情况与活力会直接影响整个水稻的生长发育、营养状况和产量水平。国内外对于水稻根系的研究多集中于根系形态、根系发育、分布和生理活性，并取得了较大的进展。

1 水稻根系的研究

1.1 水稻根系的形态

水稻的根系是由冠根和侧根组成的。冠根和分枝的侧根的数量、生长方向、长短粗细等的不同，就形成了水稻复杂的根系。川田于上世纪80年代对水稻的冠根及分枝的侧根的形成、分化、组织结构和生理形态等进行了基础性的研究，为后人对水稻根系的深入研究奠定了基础。

1.2 水稻根系的功能

众所周知，水稻通过根系从土壤中吸收水、无机盐等养分。1984年，上川和横山等人发现水稻根系不仅能吸收水、氮、磷、钾等无机养分，还能够吸收二氧化碳或碳酸，打破了人们的传统认识。水稻经过根系吸收释放的碳酸占水稻总体释放碳酸的22%～34%，这表明水稻根系吸收的二氧化碳或碳酸对地上部分的碳素代谢起到了不容忽视的作用。1996年，李木英认为，水稻根系吸收无机盐的强度随着生育进程的推进而逐渐加大。

此外，水稻根系还能够合成氨基酸和一些植物激素。1998年，黄发松发现水稻根系能够合成促进核酸和蛋白质生成的玉米素，这对后期叶片维持光合作用，提高灌浆有着重要的作用。

1.3 水稻根系与产量的关系

为了研究水稻根系与产量的关系，人们对水稻的根系进行了人为的划分。穗分化开始后根上部3个发根节位发生的根为上层根，下部其他所有根位为下层根。根据川田的测定，上层根形成的产量占总产量的60%～80%，这表明上层根对产量的形成有着重要的作用，但是与此同时，为了让产量突破9t·hm-2，则需要重视下层根的发育。近年来有研究表明，水稻的下层根在前期与中期起着主要的作用，可以提高其克服不利环境的能力，培养下层根是进一步提高高产水稻产量的可行措施。

2 水稻的根系研究法

2.1 根系研究的发展历史

根系具有重要的作用，人们很久以前就开始对根系展开了研究。早在西汉时期，就相继产生了保护作物根系，促进扎根的“代田法”和“区田法”。不过根据文献记载，德国学者Hales最早对根系进行了比较系统的研究，他于1727年采用了简单挖掘法探究作物根系在土壤中的分布情况，这种挖掘研究根系的方法一直沿用了一个多世纪。1892年，美国的king先将土壤用铁丝网分割隔离，然后用水冲去，从而获得了接近自然状态的根系，推动了作物根系的研究。1897年，美国的Goff将上述方法进一步改进，成为了钉板法。在这一时期，德国的Knop、Nobbe和Saussure等一些学者也开展了水培法、盆栽法的相关研究。1923年，美国的Weaver改进了挖掘法，并首次将其运用到水稻根系的研究。之后，随着科技的快速进步，以同位素示踪技术、影像技术、计算机等为代表的新技术的采用极大地推动了作物根系研究的发展。

2.2 常见的水稻根系研究法

水稻长期生长在淹水环境中，根系也很纤细，对根系进行完整的取样与观察比较困难，这在一定程度上制约了对水稻根系的研究。目前的根系研究方法大多是借鉴其他植物的研究方法，并结合水稻的自身特点加以改造而成。从研究方法上，水稻根系的研究方法可以分为挖掘法和非发掘法两种。挖掘法主要有原状土片法、原状土柱法、网袋法、简易根箱法、塑料管土柱法；非挖掘法主要有雾培法、同位素示踪法、桶（盆）钵栽培法、沙培法、水培法、水上栽培法等。

3 水稻根系的研究展望

经过近一个世纪的发展，人们对于水稻根系对地上部分的生长和产量的重要作用有了广泛的认识，根系研究的技术手段也有了长足的进步。但是，相对于地上部分而言，由于根系生长在地下，研究的方法受到了各方面的限制，难度比较大，广度与深度也略有不足，在以后的研究中有待加强。

3.1 高超产水稻根系形态特征对产量的影响

与常规水稻相比，超高产水稻根系形态、特征所具有的特点，这些特点如何影响产量，对此进行研究，可对定向培育与调控水稻根系形态提供指导，有助于实现水稻超高产。

3.2 水稻根系分泌物对产量的影响

水稻根系的分泌物中，哪些种类的分泌物影响着地上部分的产量，各种栽培耕种措施对根系分泌物的影响，从而揭示出各种栽培技术调控水稻根系生长发育的机理，从而有助于改进栽培技术并以此指导生产，提高水稻产量。

3.3 水稻根系根尖超微结构

水稻的根尖具有感知、传递环境信号，吸收水分、养分等重要作用，生理活性非常高。但是限于目前的技术条件，对于水稻根尖的超微结构的研究不够细致，根尖超微结构的养分吸收与产量的关系，栽培技术的调控对根尖的影响机理等尚未明确，对此进行更进一步的研究很有必要。

参考文献

[1] 朱德峰,林贤青, 曹卫星,等.水稻深层根系对生长和产量的影响[J]. 中国农业科学, 2001, 34(4): 429-432.

[2] 吴朝晖,周建群,青先国,等.水稻根系研究的现状及展望[J]. 湖南农业科学, 2008, (6): 21-24.

[3] 张成良,尹富强,陈大洲,等.水稻根系研究法的现状[J]. 江西农业学报, 2006, 18(2): 34-36.

作者简介：施淑斌，东丰县植物保护植物检疫站，高级农艺师。