植物根部的细毛在帮助减少土壤侵蚀方面起着关键作用

一项新的研究发现，植物根部的细小毛发在帮助减少土壤侵蚀方面起着关键作用。这项由布里斯托尔大学领导并发表在《通讯生物学》上的研究提供了令人信服的证据，即当根毛与周围的土壤相互作用时，它们通过结合土壤颗粒来减少土壤侵蚀并增加土壤凝聚力。

土壤侵蚀可能对世界产生毁灭性影响，并对现代农业构成严重威胁。对农业日益增长的需求导致森林和天然草地转变为农田和牧场。

然而，许多正在生长的植物，如咖啡、棉花和棕榈油，将大大增加土壤侵蚀，超出了保持和更新土壤的能力。它还可能导致溪流和河流中污染和沉积的增加，或可能加剧洪水，因为这些地区往往很难保持水位。考虑到人口增加和气候变化，这个问题显得尤为迫切。

布里斯托尔大学和埃克塞特大学的研究人员揭示了微观根毛在粘合和加固土壤中的关键作用。

虽然大尺度的根特征如直径、长度和表面积已被深入研究以了解它们在防止土壤侵蚀中的作用，但对微尺度特征如根毛的影响知之甚少。

研究小组研究了具有根毛的拟南芥植物和几乎没有根毛的相同拟南芥植物之间减少土壤侵蚀的比较。

他们发现，当种植密度足够高时，带根的多毛植物几乎可以完全减少水土流失。否则，同样的无毛植物也阻止不了侵蚀流。

用三种方法研究了根毛在土壤中的滞留。首先，将样品置于培养皿中的无菌凝胶中，然后施加增加的离心力。发现无毛幼苗比有丰富根毛的幼苗更容易从凝胶中取出。

其次，发现根毛还可以稳定土壤中的植物，因为它们可以增加根除植物所需的力量。

第三，在埃克塞特的实验景观实验室中，根毛将水侵蚀减少到几乎为零。

这项研究的主要作者之一、布里斯托尔生物科学学院的克莱尔格里森(Claire Gleason)教授解释说：“这些发现可能是帮助解决水土流失的关键。根系可以通过三种方式增强土壤质量：土壤可以直接与根毛表面结合，根毛可以释放可以增强土壤的物质，或者根毛可以释放可以被微生物处理的物质来增强土壤。

“我们希望我们对植物特性的了解可以最大限度地减少土壤侵蚀，这样我们就可以创造和选择最适合的农业植物。”

埃克塞特大学地球系统科学专家奎因教授补充说：“这个令人兴奋的、真正跨学科的项目涉及生物学、数学、工程学和环境科学，为我们提供了关于微观根系结构对宏观行为影响的宝贵新见解。土壤。

“当根密度较高时，我很惊讶于根密度将土壤侵蚀减少到几乎为零的差异，而当相同密度的根没有毛时，土壤流失仍然很明显。

“我们非常乐意探索头发是如何发挥这种非凡的影响力的。”

该团队目前正试图区分这些假说，并确定相关分子。

这项研究是由布里斯托尔大学的克莱尔格里森教授、埃克塞特大学的蒂姆奎因教授、布里斯托尔数学学院的丹尼利物浦教授和艾萨克陈启亚博士领导的跨学科合作。

该研究得到了Leverhulme Trust Project的支持，BBSRC SWBio的两名博士生和EPSRC资助的布里斯托尔复杂科学中心的一名博士生。