版纳植物园研究表明活性氧参与镧诱导的主根生长抑制

稀土元素 (Rare earth elements，REEs) 由化学周期表中性质相近的镧、铈等15种元素及与镧系性质极为相近的钪、钇共17种元素组成。上世纪70年代起，稀土元素特别是镧作为植物生长刺激剂被广泛应用于农业生产，在农业领域的应用中，稀土起到提高产量、改善品质、提高农作物抗病抗逆能力和缓解重金属伤害等多重效应。研究表明，REEs对植物的生长具有双重作用，低浓度促进生长、提高作物产量，高浓度则对植物有害。根系构型 (RSA) 在决定植物的水分和养分吸收方面具有决定性的作用。研究发现，中、高浓度镧 (La)抑制主根生长，但促进了侧根的发育，从而调节了RSA。根的生长和发育是一个受多种激素和信号分子调控的一个复杂过程，其中生长素起核心作用。目前，REEs调控植物根系生长发育的生理与分子机制尚不完全清楚。

中国科学院西双版纳热带植物园园艺植物育种研究组以拟南芥为材料，采用植物生理学、药理学、遗传学和分子生物学等研究手段，对稀土元素La调控植物根系发育的生理与分子机制进行了深入系统的研究。研究表明，高浓度La诱导了主根根尖细胞死亡，从而导致主根根尖分生组织细胞分裂潜力和干细胞龛活性丧失，同时生长素在根尖分生区的分布丧失。进一步研究发现，La诱导主根根尖中的活性氧 (ROS)过度积累。降低ROS的积累可以提高主根根尖细胞的活性、分生组织细胞分裂潜力和生长素分布，从而减轻La对主根生长的抑制。此外，药理学和遗传学分析还发现ROS参与了La诱导的内吞作用。这些研究结果表明：ROS参与了La诱导的主根生长抑制及RSA重塑的过程。

相关研究结果以Involvement of reactive oxygen species in lanthanum-induced inhibition of primary root growth为题，发表于国际植物学刊物《实验植物学杂志》（Journal of Experimental Botany）。该研究得到了国家自然科学基金(31272239)、云南省中青年学术带头人后备人才(2014HB043)、中科院知识创新项目(KSCX2-EW-Z-15)和河北省自然科学基金杰出青年基金 (C2013503042) 等项目的资助。

镧通过ROS信号途径调控植物根系可塑性发育