地理资源所等揭示植物根系生物地理格局和进化组织方式

中国科学院地理科学与资源研究所郭大立、马泽清、徐兴良研究团队，经过14年的努力，构建了全球369个物种的根系属性数据库，系统揭示了植物吸收根功能属性的大尺度生物地理格局，首次阐明了植物根系进化的组织方式。相关研究成果以Evolutionary history resolves global organization of root functional traits为题发表在《自然》上。

长期以来，植物进化理论框架主要基于对叶片、花等地上部分的认识，而对地下部分根系结构和功能在进化过程中如何组织却鲜为人知。研究团队提出了一个全新的植物进化理论：“在长达4亿年的植物进化过程中，地下吸收根朝更加高效、独立的方向进化，为物种开拓新的栖息地发挥了重要作用，促进了植物的传播和进化”。 

从热带雨林到荒漠，植物吸收根直径整体在变细，倾向于更加灵活的构建方式，对共生真菌依赖性降低。通过该方式，植物单位碳投资的获取养分的效率得以优化，从而能够高效地捕获稍纵即逝的养分和水分资源，增强了植物物种对环境的适应与存活能力。在水分供应充足的热带雨林，根的设计减少了对水力安全性的考虑，细根和粗根物种共存，很多系统发育较古老的物种得以保存；而在水分胁迫较强的草原和荒漠，由于季节性资源供应方式不稳定，根系多样性下降。

该研究解开了植物生存和传播一些隐秘的“地下规则”，对理解植物地下资源获取策略、生物地球化学循环模拟和植物多样性保护至关重要；解释了“为什么一些古老的粗根物种在进化过程中很难离开稳定湿润的生境，且容易在进化过程中被淘汰”。此外，相关理论还可应用于实际的生态保护工作，例如某些根较细、吸收效率较高的植物很可能成为入侵种。

博士马泽清、研究员郭大立和美国普林斯顿大学教授Lars Hedin为该论文的共同第一作者，郭大立、Lars Hedin为通讯作者，地理资源所为第一完成单位。

地球上形形色色的植物根系