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西北农林科技大学生命科学学院张余周教授团队研究发现,植物根系具备“避腐”特性,能够主动避开因植物腐烂而产生的病原微生物高浓度区域。相关成果于7月10日发表于国际顶级学术期刊《科学》。

“危险区”的生存智慧:植物根能感知腐烂区域,主动弯曲生长绕开

生物腐烂是养分循环关键环节,但腐烂区域病原微生物活跃,对活体植物构成威胁。动物会主动避开腐烂物,而无法逃离的植物如何应对?研究团队发现,当植物根系遭遇腐烂植物组织时,生长速度迅速抑制甚至停止,与生物胁迫、病原防御、免疫响应相关基因被显著激活。根会主动改变生长方向,偏离重力,弯曲生长以绕开腐烂组织——这一现象在油菜、番茄、小麦等农作物中普遍存在。

酸性微环境:真菌释放酸性代谢物形成局部“雷区”,根表皮细胞充当“酸性指南针”

研究揭示,植物腐烂过程中,定殖于腐烂物上的真菌释放大量酸性代谢物质,形成稳定局部酸性微环境,不易受降雨等自然因素干扰。根表皮细胞充当“酸性指南针”——腐烂周围酸性越强,“危险系数”越高。根尖据此判断生长方向,朝酸性较弱一侧生长,从而避开可能含有害病原菌的“雷区”,有效防止感染。

对动物腐烂物无回避行为:植物根能区分“植物腐败”与“动物腐败”

张余周教授指出,植物根对腐烂植物组织有明显回避行为,但对动物腐烂物则无“避性生长”,暗示动物腐烂物可能不会对植物根系造成伤害。

这一发现为深入理解植物与周围环境相互作用提供了全新视角——植物并非被动承受环境风险,而是具备主动感知和应对的策略。从“酸性指南针”到“弯曲生长”,植物用最朴素的方式,书写了生存的智慧。

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