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到过生物或化学实验室的人，大概对各式各样的刷子并不陌生：试管刷、烧杯刷、玻璃管刷……而在大自然里，这些各式各样的刷子各自有着它们失散多年的兄弟： 图片来源：post.queensu.ca 上面这些形态各异的“毛刷”，其实都是植物的根。作为被子植物的六大器官（根、茎、叶、花、果实、种子）之一，根是植物安身立命的基础：一方面，根系能将植物体固着在土壤、岩石、淤泥等基质当中；另一方面，植物生活所必需的水和矿质元素，绝大多数也必须通过根系来吸收。  正如人的胡须有不同的风格，不同植物的根系也具有不同的“构型”（architecture）。大部分植物根系发达，会在土壤中形成繁复的立体网状结构。从一个人的胡须不一定能判断它的性格特点，但仔细分析植物根系在土壤中的三维分布规律，研究人员可以读取的信息却有很多。 人的几种胡须风格（左）和植物根系的几种构型（右）。图片来源：左：popularbeardstyles.com；右：springer.com 在形态迥异的不同根系构型中，有两种“套路”最为基础——那便是我们所熟知的须根系和直根系。 须根系在主根发育早期就从茎的基部长出很多发达的侧根（不定根），以至于并不存在明显的主根。而直根系有一条由胚根发育而来、相对粗壮而垂直的主根，当主根发育一定时期后，会向四周长出较为细弱而水平的侧根。
不同的植物在不同的环境下形成的根系构型，在形态和分布上极具多样性。为什么这样？为了更好地活着——这些多样化的构型，是植物为了适应特定的土壤环境、提高营养吸收效率而产生的。而随着人们对植物丰富的根系构型了解渐多，更深入的问题被提出了——多样化的根系构型受到什么因素影响？植物如何构建不同的根系构型？ 寻找这些问题的答案是为了推动根雕创作的发展？当然不是，而是为了更好地提高植物（特别是农业作物）的营养吸收率。最近，福建农林大学根系生物学研究中心的廖红团队，在《整合植物生物学报》（Journal of Integrative Plant Biology）发表综述文章，对这些问题的研究进展进行了梳理和归纳。 植物根系的一大作用就是吸收营养，反过来，营养条件也影响着根系的构型。在植物生长必需的17种矿质元素中，氮和磷是植物需求量最高。土壤中这两种元素的水平，对根系构型的结构起到了至关重要的作用。 氮元素在土壤中主要存在形式具有较高的溶解性。通常而言，在土壤的深层，由于水分的增加，氮素的丰度更高。因此，植物为了提高对氮素的吸收，会增加根系垂直生长的程度，即形成更深的根系构型。对于须根系的玉米和水稻来说，要是土壤缺氮了，那么它们根部不定根的萌发就会减少，而已有的根系则会扎得更深。
磷元素的影响截然不同：在土壤中，磷元素通常以磷酸盐形式存在，而磷酸盐的溶解度通常很低。这导致能够被植物利用的磷元素，主要依靠雨水的淋溶作用从土壤中释出，多集中在土壤表层，浓度很低。而更多的磷元素被则固定在土壤中，不易被植物所获得。环境如此，植物也只能去适应——在缺磷土壤中，植物会在靠近土壤表层长出大量平行生长的侧根。 这还不够，在侧根上的某些区域，它们又会生出短（通常不超过5毫米）而密集的第二级侧根，被称为“排根”（Proteoid roots）的样式。在极端情况下，这些二级侧根会紧密到形成“毛刷”状，以及“萝卜”状的结构，以期充分增加和土壤的接触面积，来尽可能多的吸收磷元素——也就是文章开头的那种样子。这一现象在生长于土地贫瘠的莎草科、山龙眼科植物中颇为多见。
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