植物根毛的发生、发育及养分吸收

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1、植物学通报2004,21(6):649~659ChineseBulletinofBotany综述与专论①植物根毛的发生、发育及养分吸收②王立德廖红王秀荣严小龙(华南农业大学植物营养遗传研究室，根系生物学研究中心广州510642)摘要根毛是植物吸收养分的重要器官，认识根毛的发生、发育规律及其与养分吸收的关系，可为植物养分吸收效率的遗传改良提供依据。介绍了植物根毛的形态特性、发生和发育过程及其调控机制，并结合本实验室的工作，讨论了根毛对养分吸收的贡献、根毛受养分有效性的调节及其与其他根系形态构型性状间的关系，阐述了根毛中养分转运等植物营养过程及其

2、生理和分子生物学基础。最后提出了关于根毛研究中的一些问题和研究前景。关键词根毛，发生发育，养分吸收RootHairInitiationandDevelopmentandNutrientUptakeinPlants②WANGLi-DeLIAOHongWANGXiu-RongYANXiao-Long(LabofPlantNutritionalGenetics,RootBiologyCenter,SouthChinaAgriculturalUniversity,Guangzhou510642)AbstractRoothairsareimportan

3、tfornutrientuptakebyplants,thusunderstandingtheinitiationanddevelopmentofroothairsandtheirrelationshiptonutrientuptakewouldfacilitategeneticim-provementofnutrientefficiencyinplants.Thisreviewpresentsthemorphologyanddevelopmentofroothairsandtheirregulatorymechanisms,followed

4、bydiscussionaboutcontributionofroothairstonutrientuptake,regulationofroothairbynutrientavailability,interrelationshipbetweenroothairsandotherrootfeatures,andphysiologicalandmolecularprocessesrelatedtonutrientuptakeinroothairs.KeywordsRoothair,Initiationanddevelopment,Nutrie

5、ntuptake根毛是植物吸收养分、水分以及固定植株的重要器官。根毛对养分的吸收功能一直是植物营养、植物生理和农学专家的研究重点。近年来植物根毛发生发育及养分吸收的研究取得了较大的进展。一方面对植物根毛的生长特性和发生发育过程进行了系统的探讨，并已深入到分子水平研究这些过程的调控机制。另一方面基本上阐明了根毛对养分吸收的贡献、根毛受养分有效性的调节及其与根系形态构型性状间的关系，同时还对根毛中养分的吸收机理及其①国家自然科学基金(重点项目30230220和面上项目30370844)和McKnight国际合作作物研究基金资助项目。②通讯作者。A

6、uthorforcorrespondence.E-mail:xlyan@scau.edu.cn收稿日期：2004-02-03接受日期：2004-04-12责任编辑：崔郁英65021(6)分子生物学基础有了新的了解和认识。本文就上述领域的国内外研究进展作一简要介绍。1植物根毛的形成区域及生长特性植物根尖分为4种不同的区域(图1a):最尖端是根冠，其次为分生区，由根的发生和分裂细胞组成，在这个区域根毛细胞与非根毛细胞开始出现形态差异；靠近分生区的是伸长区，这个区域根毛开始形成；随后的是分化区，在这里生毛细胞成熟并完全分化，根毛生长并达到成熟(Do

7、lanetal.，1993)。根毛是根系特异表皮细胞外伸形成的管状突出物。不同植物根毛的形态差异很大。有人对自然条件下20个被子植物品种进行统计发现：根毛直径5~17mm(Jungk，2001);根毛平均长度0.11~1.5mm(Dittmer，1949);每毫米根长的根毛密度为0~100条(Föhseetal.，1991)。而Hochmuth等(1985)在番茄(LycopersiconesculentumMill.)中发现一种“蓬松”根毛，其密度达到180条，平均长度为1.8~3.1mm。根毛的生长速度和周期随不同的个体其差异也很大。Do

8、lan等(1994)的观察发现，拟南芥(Arabidopsisthaliana)根毛以每分钟1~2mm的速度伸长，直至20~40mm。根毛从形成到凋亡的时间为1到数