培养基的杨氏模量变化对拟南芥根系生长发育的影响

作     者：孟润 王伯初 MENG Run;WANG Bochu

作者机构：重庆大学生物工程学院重庆400044 重庆大学生物流变科学与技术教育部重点实验室重庆400044 

出 版 物：《植物生理学报》 (Plant Physiology Journal)

年 卷 期：2021年第57卷第2期

页      面：402-410页

核心收录：

学科分类：0710[理学-生物学] 09[农学] 0903[农学-农业资源与环境] 

基　　金：国家自然科学基金面上项目(11572063) 重庆大学“重庆市研究生科研创新项目”(CYS18016) 

主　　题：杨氏模量 力学刺激 拟南芥 根系发育 力学模型 

摘      要：力学环境对植物根系生长发育及形态结构的影响受到国内外研究者越来越多的关注,但是目前相关研究着重于力学刺激下根系的生理学变化,对定量力学调控根系生长发育的研究仍然缺乏。同时,土壤紧实程度的力学刺激会直接影响根系发育,进而会对农作物生长发育和其产量造成影响。因此,建立机械强度可控的培养基模型来模拟土壤条件,这对于研究根系在土壤中的穿透生长情况具有重要意义。本研究基于Phytagel培养基成功构建了梯度杨氏模量实验模型,并在该模型的基础上开展拟南芥根系生长实验。研究发现:当培养基的杨氏模量在一定范围内(0.03~0.12 MPa)时,可以根据培养基的杨氏模量大小来预测拟南芥根系的长势。同时,在0.03~0.12 MPa的杨氏模量下,拟南芥根系生长发育并不是严格地随着培养基杨氏模量的增大而受到抑制。培养基的杨氏模量为0.06 MPa时最适合拟南芥根系生长发育;当培养基杨氏模量大于0.06 MPa时,根系生长发育随着杨氏模量的增大而受到抑制,达到0.11 MPa时,拟南芥根系不能穿透培养基生长。