研究揭示植物根系生物地理格局和進化組織方式

中國科學院地理科學與資源研究所郭大立、馬澤清、徐興良研究團隊，經過14年的努力，構建了全球369個物種的根系屬性資料庫，系統揭示了植物吸收根功能屬性的大尺度生物地理格局，首次闡明了植物根系進化的組織方式。相關研究成果以Evolutionary history resolves global organization of root functional traits為題發表在《自然》上。

長期以來，植物進化理論框架主要基於對葉片、花等地上部分的認識，而對地下部分根繫結構和功能在進化過程中如何組織卻鮮為人知。研究團隊提出了一個全新的植物進化理論：「在長達4億年的植物進化過程中，地下吸收根朝更加高效、獨立的方向進化，為物種開拓新的棲息地發揮了重要作用，促進了植物的傳播和進化」。

從熱帶雨林到荒漠，植物吸收根直徑整體在變細，傾向於更加靈活的構建方式，對共生真菌依賴性降低。通過該方式，植物單位碳投資的獲取養分的效率得以優化，從而能夠高效地捕獲稍縱即逝的養分和水分資源，增強了植物物種對環境的適應與存活能力。在水分供應充足的熱帶雨林，根的設計減少了對水力安全性的考慮，細根和粗根物種共存，很多系統發育較古老的物種得以保存；而在水分脅迫較強的草原和荒漠，由於季節性資源供應方式不穩定，根系多樣性下降。

該研究解開了植物生存和傳播一些隱秘的「地下規則」，對理解植物地下資源獲取策略、生物地球化學循環模擬和植物多樣性保護至關重要；解釋了「為什麼一些古老的粗根物種在進化過程中很難離開穩定濕潤的生境，且容易在進化過程中被淘汰」。此外，相關理論還可應用於實際的生態保護工作，例如某些根較細、吸收效率較高的植物很可能成為入侵種。

博士馬澤清、研究員郭大立和美國普林斯頓大學教授Lars Hedin為該論文的共同第一作者，郭大立、Lars Hedin為通訊作者，地理資源所為第一完成單位。

地球上形形色色的植物根系

來源：中國科學院地理科學與資源研究所

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