2019-04-05 23:44:02
生锈的根 杂草米反复演变骗子的根特性

杂草大米既不是野生稻也不是农作物大米,但大米流氓流氓已经脱离了人们的一些特征。它也是一种令人难以置信的侵略性,可能有害的杂草,几乎在所有稻米种植的地方都会出现,如果它侵入田地,它可以将作物产量降低80%以上。

来自圣路易斯华盛顿大学和唐纳德丹福斯植物科学中心的研究人员使用了一种新的成像技术,揭示了一遍又一遍地对杂草大米起作用的接管策略:最小化与地下接触其他植物的根源。

华盛顿艺术与科学生物学教授Kenneth M. Olsen说:“杂草稻可能已经形成了一种单独的'骗子'根系生长策略,可以让它开发稻田的营养共享土壤环境。”大学和资深作者在新植物学家的一篇新论文中提到他们的发现。

“我们倾向于认为竞争发生在地上,因为这是我们看到的植物的一部分。但这只是植物的一半,”奥尔森说。 “它是'隐藏的一半' - 即根系 - 在植物生长和存活的一些最重要的方面起着关键作用,包括吸水和对氮和磷等必需营养素的竞争。”

奥尔森说,根据一些估计,根系增长实际上是竞争成功的一个更重要的决定因素,而不是地上增长。

“对于杂草稻等农业杂草来说尤其如此,因为杂草稻与农田中的作物品种竞争,”他说。

一看地下

科学家才刚刚开始初步了解根系生长和地下根系相互作用如何影响植物竞争资源的能力。在过去,他们无法在没有挖掘它的情况下对根系进行合理的观察,这不可避免地会损害它,或者在非常人为的条件下种植植物,例如夹在两块玻璃板之间。

在这项研究中,研究人员比较了两种独立进化的杂草稻的根源,它们发生在美国南部的同一稻田中。使用新的成像技术,包括克里斯托弗托普在唐纳德丹福斯植物科学中心开发的半自动光学层析成像方法,研究人员拍摄了70多种不同杂草稻植物根系的70多张照片。然后他们用三维模拟图片来创建他们根的360度数字地图。

研究人员使用他们开发的各种算法来分析98种物理特性 - 包括根深度,根系宽度,某些探索性状和根 - 土角度。

他们还进行了遗传分析,以追踪杂草与其驯化过去的分离路径,以及今天稻田中的人格 - 非格拉特状态。

“自然选择说他们(两种杂草稻)应该通过发展相似的特性来应对这种环境,”Marshall J. Wedger博士说。奥尔森实验室的候选人和论文的第一作者。 “他们确实发展出类似的特征来应对类似的环境压力,但他们使用非常不同的遗传机制这样做。”

这项新的研究表明,两种独立进化的杂草稻品种如何汇合到一种类似的根系生长模式,这种模式可能在其栽培稻米竞争土壤养分方面发挥作用。

“通过观察杂草稻的进化的遗传基础,我们可以看到 - 在遗传水平 - 是不是一种方法来进化杂草,”奥尔森说。 “我们发现,无论是地上特征还是现在这项关于地下特征的研究,都是答案是肯定的。”

“换句话说,从驯化的作物中剔除杂草是令人不安的,”奥尔森说。 “这可以独立于不同的作物品种多次出现。”

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