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由于根系在作物生产力中的物理和生理作用，人们对根系结构（Root System Architecture, RSA）和其响应非生物胁迫的可塑性的兴趣正在增长。高粱是全球必需的谷物、饲料、糖浆和能源作物，与其他粮食作物相比，高粱具有非生物胁迫耐受性，特别是对高温和干旱。高粱也更能适应较差的土壤肥力，而且对低磷水平的土壤耐受性更强。磷是一种常量营养素，植物会根据土壤中的磷浓度而改变它们的RSA。这些变化可以增加土壤磷或提高磷的获取和肥料利用量，了解RSA和高粱根系对不同土壤磷供应的可塑性，有助于改良更有效地利用土壤磷和需要更少肥料的基因型。关于高粱的RSA和表型可塑性与土壤磷供应有关的信息却很少。

2022年12月，Plant Phenomics 在线发表了University of Cape Coast等单位题为Root System Traits Contribute to Variability and Plasticity in Response to Phosphorus Fertilization in 2 Field-Grown Sorghum [Sorghum bicolor (L.) Moench] Cultivars 的研究论文。

本文研究了2种命名为Kazie和Kapiela的红高粱和白高粱基因型的RSA和表型可塑性，确定了土壤根系对磷梯度的响应性和可塑性。两种基因型均对外施磷均有响应，但两种基因型间的大多数根系性状均存在显著差异。在大多数RSA性状中，白高粱基因型的可塑性明显高于红色基因型，前者的总可塑性比前者高约为28.4%。白高粱对低磷环境的适应性较好，具有良好的可塑性。根系的凸面积、表面积、总根长、体积、根长直径范围等性状显示出了改善所研究基因型的选择潜力。广泛的根系生物量对于适应低土壤磷条件具有重要意义。然而，根长度似乎与磷供应成正比，显示出质量和长度之间的资源分配相当平衡。

图2 6倍磷条件下2个高粱基因型（白色和红色果皮基因型）根系结构性状的箱形图。(A)芽和根的生物量。(B)冠根和地上轮生的数量。(C)平均直径和投影面积直径--范围为1。(D)孔数和平均孔的尺寸。

图3 相关分析和多因素分析（MFA）的结果。(A)植物性状之间的相关性。颜色编码的尺度和椭圆的偏心度表明了这两个性状之间的相关性。比例在矩阵下面的条形图中表示。空白框表示非显著性关系，星号表示P < 0.05、P < 0.01或P < 0.001处的符号。(B)数量变量与按性状组划分的维度之间的相关性。(C)加载第一三维的变量组得分，包括2个显著性维度。(D)在第一三维的因子图上的变量组（变量组的cos2）的表示质量图，包括在MFA之后被认为是重要的2个维度。(E)单个定量变量的MFA结果。(F)个体定量变量的cos2。

本研究发现了高粱基因型的选择和磷利用效率可以基于RSA和根系性状对磷供应的可塑性。鉴于高粱根系性状之间可能存在平衡，确定这些平衡背后的基本限制条件将具有指导意义。

论文链接：

‍http://spj.science.org/doi/10.34133/plantphenomics.0002

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