我们应该根据它们的根构造培育新的作物品种，而不是只关注植物的上半部分，据科学家们研究如何种植更有效地利用水的植物并更好地抵御干旱条件。今年夏天，黄色，炎热的田野在欧洲很常见。严重干旱2018造成了损害小麦，玉米和大麦作物，与许多欧盟国家的收成下降。气候科学家预测，未来几年欧洲作物将受到更频繁和极端高温的影响。

热应激和最明显的迹象水短缺是出现在叶，但植物科学家已开始寻找“隐藏的一半”的解决方案-根。

英国诺丁汉大学植物科学教授马尔科姆·贝内特说：“你可以说，在过去的一万年里，我们根据上半部分选择了作物品种，并没有把重点放在作物隐藏的部分上。” 。“如果我们能够根据根系结构选择新的作物品种，我们就可以显着提高其捕捞水的能力。”

根从土壤中吸收水分和养分，并为植物储存食物。更深的谷类作物可以从地下吸收更多的水，或者密集的浅根可能更好地捕获聚集在地表的磷等营养物质。

植物可以具有与地上部分相似的根生物量 - 挑战是如何看待生根以分析它们。

Bennett教授找到了解决方案。他现在使用X射线微型计算机断层扫描(微型CT)扫描在土壤中生长的根，这是医生常规用于查看患者内部的相同技术。然而，他的机器是一个庞然大物，比典型的医疗扫描仪大三到四倍，在欧洲生命科学中也是独一无二的。

它是如此之大，以至于建造了一座新建筑 - 豪恩斯菲尔德设施(Hounsfield Facility)，以容纳巨型扫描仪，该扫描仪装在20吨铅中。重型起重机器人将其安装在特别加固的地板上。“扫描仪(这种尺寸)通常用于汽车和航空航天工业，用于扫描发动机和机翼部件的故障，”Bennett教授解释说。“我们允许我们(成)生活的根源。”

研究人员在一米高的PVC塑料管中种植小麦，然后在整个生命周期中对其根部进行成像。拍摄了超过8,000个X射线照片，并且计算机算法将这些部分拼接在一起，以创建在单个时间点在土壤中生长的根的三维图像。由于植物能够承受比人类更多的X射线能量，因此分辨率更高，甚至可以显示最薄的根毛。可以重复扫描以对根的生长进行成像。

口渴

通过一个名为FUTUREROOTS的项目，Bennett教授的小组已经扫描了数百种小麦，看看它们对口渴的反应。他们比较了那些使用有限水的优秀水和那些穷水的水。

“我们注意到一些令人着迷的事情。贝内特教授说，当你施加干旱胁迫时，使用水效率最高的植物改变了根系的角度。“更加陡峭的生根角度让他们能够寻找更深层的水源。”

在美国和中国的合作者中，Bennett教授最近发现了控制玉米和水稻根角的主基因。

这可能听起来微不足道，但对食品生产来说非常重要。例如，在英国，大多数谷物如小麦都生长在该国东部，今年夏天雨水减少，水资源短缺。

“为了保持小麦产量(在英国)，我们需要新的品种，其根系至少增加半米，”Bennett教授解释说。欧洲其他地区同样关注水资源短缺及其对作物的影响。

种植较好根系的作物也可以降低农民施用的氮肥量。氮气价格昂贵，过量的氮气流失并污染河流和湖泊，因此改善根系可以降低农民的成本，同时有助于环境保护。双赢。

“我们可以优化作物根系，以更有效地吸收养分，例如选择更深的生根品种，以便在土壤深入土壤时捕获氮，”Bennett教授说。“根据根系结构选择新品种的想法正在获得育种公司和研究人员的支持。”

研究杂草的根源还可以深入了解如何培育更具弹性的作物。法国的植物科学家最近仔细研究了一种名为拟南芥(Arabidopsis)的小杂草，俗称拟南芥(Thale cress)，以更好地了解根系最佳利用稀缺水的方式。拟南芥是研究中最受欢迎的植物，是植物世界中的一种实验室小鼠，他们的项目DROUGHTROOT研究了根系结构，植物激素和称为水通道蛋白的细胞中的特殊水通道蛋白。

这位蒙彼利埃的科学家发现，由于缺水，植物有A计划和B计划。“一个策略是增加根系并更好地吸收水分，但在严重干旱的情况下，植物采取另一种策略。国家科学研究中心(CNRS)的植物科学家Christophe Maurel博士解释说，它下调其根系液压系统，并试图保护自己免受脱水。这项研究由Maurel博士准备出版手稿，出土的基因，蛋白质和激素，有助于植物对干旱的反应。

干旱

Maurel博士现在从实验室杂草中吸取这些教训，并将它们应用于主要作物 - 玉米。玉米是欧洲经济上重要的作物，特别是在法国，意大利北部，德国和东欧种植。它可能在欧洲容易受到干旱的影响，因为它在夏季开花，而不像小麦，它开花得更早。

在一个名为HyArchi的项目中，Maurel博士正在研究这种作物的根系及其对干旱的反应背后的基因，他希望该项目能够提供有助于作物育种者开发更适合特定干旱条件的植物或品种的知识。区域。

“我们已经能够衡量不同玉米品种的表现。我们看到一些不同的差异，我们看到根系水力学中的遗传变异性。Maurel博士说，这很重要，让我乐观地认为我们可以利用其遗传学(培育新品种)。

9月，该小组报告说，他们在拟南芥中发现了一个主基因，参与制造在根内运输水的容器。调整这个基因增加了血管的数量。这对干旱条件来说可能是个好消息。但有一个问题。

“根尖处的血管越多，它们就越容易受到土壤细菌的侵袭，”Maurel博士说，这意味着在更好的抗旱能力和易受感染之间存在权衡。

Maurel博士指出，这种基础研究需要长期观点。他说，我们可能不会在五年内帮助饲养员，但可能需要10到20年。“无论如何，在10到20年后，我们将面临更加严峻的干旱和气候变化挑战。”