植物根部发现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，植物根部发现的细小毛发在帮助减少土壤侵蚀方面发挥着关键作用。这项研究由布里斯托大学领导，发表于《通讯生物学》，提供了令人信服的证据，表明当根毛与周围土壤相互作用时，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。对农业需求的增加导致了森林和天然草原向农田和牧场的转变。

然而，许多生长中的植物，如咖啡、棉花和棕榈油，会大大增加土壤侵蚀，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，或者可能加剧洪水，因为这些地区通常很难保持水位。考虑到人口的增加和气候的变化，这个问题显得尤为迫切。

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

尽管对大尺度根系特征如直径、长度和表面积进行了深入研究，以了解它们在防止土壤侵蚀中的作用，但对微观尺度特征如根毛的影响却知之甚少。

研究小组研究了产生根毛的拟南芥植物和几乎没有根毛的相同拟南芥植物在减少土壤侵蚀方面的比较。

他们发现，当种植密度足够大时，有根有毛的植物几乎可以完全减少土壤侵蚀——否则，同样没有毛的植物无法阻止侵蚀流。

用三种方法研究了根毛的土壤保持力。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。发现无毛苗比根毛丰富的苗更容易从凝胶中去除。

其次，发现根毛也表现出可以稳定土壤中植物的原因，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教授解释说：“这些发现可能是帮助解决土壤侵蚀的关键。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，根毛可以释放出可以增强土壤的物质，或者根毛可以释放出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能最大限度地减少水土流失，这样我们就能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道：“这个激动人心、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结构对宏观行为影响的宝贵新见解。土壤。

“当根系密度高的时候，我惊讶于根系密度把土壤侵蚀降低到几乎为零的差异，而当同样密度的根系没有毛的时候，土壤流失依然明显。

“我们非常乐意探索头发如何发挥这种非凡的影响力。”

该团队目前正试图区分这些假设，并确定相关分子。

这项研究是由布里斯托大学的克莱尔格里森教授、埃克塞特大学的环境科学家蒂姆奎因教授、布里斯托数学学院的丹妮利物浦教授和艾萨克陈奇亚博士领导的跨学科合作。

该研究得到了Leverhulme信托项目资助、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的支持。