首次提出植物吸收根進化理論

編者按：近年來，中科院在社會各界的大力支持下，在全院科研人員的共同努力下，重大科技成果不斷湧現。為進一步增進公眾對中科院亮點工作的了解，同時促進院屬各單位進一步加強對重大成果的傳播推廣，特啟動「中科院科技創新亮點成果篩選」活動。

中科院相關職能部門現已推薦2018年第1季度候選條目，歡迎大家積极參与投票，相關得票數將作為正式當選條目的重要參考依據。感謝對中科院科技創新工作的鼓勵和支持！

完成單位：中國科學院地理科學與資源研究所等

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，而地下根繫結構和功能在進化過程中如何組織卻鮮為人知。

2018年3月1日，《自然》雜誌以簡報（Letters）形式發表了中國科學院地理科學與資源研究所郭大立團隊的重要研究成果。該成果基於14年潛心積累，收集了全球369種植物一級根數據，首次揭示了全球根系生物地理格局，提出了一個全新的進化理論：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，促進了植物的傳播和進化。

該工作解開了隱秘在地下適者生存的規則，對於生物多樣性保護和生物地球化學模擬至關重要，開創性地在全球尺度證明了根效率是植物進化動力。這也是《自然》雜誌首次發表根大尺度生態學領域的研究成果。美國物理學會網刊Physics和Science Daily以「根效率影響植物全球傳播」為題報道了該成果。

植物一級根定義和根的多樣性。圖a和b為根系分枝示意圖，其中圖a為現實中的根系，圖b為根系分支理論概念示意圖：處在最先端的、數量最多的根尖為一級根，一級根的母根為二級根，最粗的根為五級根。不同根級的形態、化學和壽命等均不相同。圖c為不同生物群區代表性植物的一級根橫切面：1和2分別為亞熱帶景東石櫟和熱帶望天樹，根相對較粗，保留著較為原始的細胞和共生真菌（紫色的環狀物）；隨著物種從資源豐富的熱帶地區向外界擴散，根結構和細胞組織發生了變化，例如荒漠檉柳（4）和草原沙蔥（3），根直徑變小，有利於根快速增殖，高效獲取資源。

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