利用平面氧微电极表征水稻根系发育相关的根际氧化特征

《Plant Physiology》：Characterization of Rhizosphere Oxidation Associated with Root Development in Rice Using Planar Oxygen Optodes

　　

摘要

根际氧化是还原性土壤环境中的关键适应性机制，根释放的氧气改变根际氧化还原条件并调节生物地球化学过程。水稻具有内部的氧气运输系统，根部的径向氧气损失（ROL）与根发育密切相关。然而，土壤中ROL的空间模式及其与根性状的关系仍然缺乏清晰的表征。在本研究中，我们开发了一种多模态成像系统，将平面氧气光极与X射线计算机断层扫描相结合，以同时可视化水稻的根际氧化和根发育。对单个冠根的每日时序追踪揭示了根际氧气的空间分布和大小随根伸长和老化而发生的动态变化。根粗度与根尖附近的溶解氧水平呈正相关。基因型比较进一步发现，在测试的基因型中，有一种品种尽管根系更粗，但根际氧化程度降低，这表明涉及了其他生理过程。总体而言，这些发现表明，根际氧化受根生长阶段和粗度的调控，并在根发育过程中被动态调节。