谷物根系构型的基因调控与耕作互作：提升农业可持续性的关键路径

本综述系统探讨了谷物根系构型（RSA）的遗传调控机制及其与耕作制度的互作关系，重点解析了DRO1、VRN1、PSTOL1等关键基因对根深、根角及分枝等性状的调控作用，并强调通过分子育种（如CRISPR基因编辑）与保护性耕作相结合可显著提升水分利用效率、养分捕获能力和土壤固碳潜力，为构建气候智能型农业体系提供理论支撑。

　　

Genetic control of root architecture in cereals（谷物根系构型的遗传调控）

谷物根系构型（RSA）作为决定土壤锚定、水肥高效吸收及植物-微生物互作的关键因素，其三维结构既受遗传控制又具备环境可塑性。通过数量性状位点（QTL）定位等遗传策略，根系发育的分子机制研究已取得显著进展。

Advances in molecular breeding and genetic engineering for root trait improvement（根系性状改良的分子育种与基因工程进展）

通过分子育种技术（如基于CRISPR的基因编辑）可精准定制根系构型特征。研究表明，携带优良等位基因的近等基因系（NILs）在高低氮条件下均表现出更长的根系和更高的谷物产量，证实了遗传改良对提升养分利用效率的潜力。

Root architecture and its role in nutrient and water uptake（根系构型在养分与水分吸收中的作用）

植物通过动态调整根系发育程序来优化资源获取效率，其中根深、分枝模式和根角度等性状直接影响水肥吸收能力。例如，深根系作物能有效利用土壤深层储水抵御干旱，而密集的须根系统则增强表层养分捕获。

Tillage practices and their effect on root system architecture（耕作实践对根系构型的影响）

传统耕作通过土壤翻耕短期促进根系穿透，但长期导致有机质流失和结构退化；相反，保护性耕作（如免耕和少耕）通过减少机械扰动促进深层根系发育，并维持土壤健康。

Interaction between genetic control and tillage practices in root system development（遗传控制与耕作实践的互作机制）

基因型与耕作制度的交互作用显著影响根系表型表达。例如，浅根系小麦品种适合少耕系统，而深根系玉米基因型在免耕条件下表现更优，表明需针对性地匹配作物-耕作组合以最大化生产潜力。

Impact of root system architecture on crop productivity and sustainability（根系构型对作物生产力与可持续性的影响）

优化根系构型可同步提升产量潜力和土壤健康，例如通过增强水分利用效率（WUE）和氮磷捕获能力，同时促进土壤碳固存，最终构建具有气候韧性的农业生态系统。

Future perspectives and research directions（未来展望与研究方向）

需通过跨学科研究整合人工智能、基因组学和精准农业技术，以弥合根系表型组学、遗传改良与田间应用之间的鸿沟。重点方向包括解析基因型×环境×管理（G×E×M）互作机制，以及开发高通量根系表型监测平台。

Conclusions（结论）

根系构型调控基因（如DRO1、PSTOL1和VRN1）为精准优化根系特征提供遗传基础，而耕作制度则通过改变土壤物理环境影响根系表达。二者协同可显著增强资源获取效率与胁迫耐受性，为可持续农业发展提供双轨策略。