水稻根系研究进展
根际氧浓度调控水稻根系形态和生理特性研究进展
（ 。 中国水稻研究所 ， 浙江 杭州 ３ １ ０ ０ ０ ６ ； 中国科学院南京土壤研究所 土壤与农 业可持续发展国家重点实验室 ， 江苏 南京 ２ １ ０ ０ ０ ８ ； 通讯作者 ， Ｅ － ｍ ａ ｉ ｌ ： ｊ ｉ ｎ ｑ ｙ ＠ ｍ ａ ｉ ｌ ． ｈ ｚ ． ｚ ｊ ． ｃ ｎ ） 摘 要： 促进水 稻根 系生 长并保持 旺盛 的根系活力是提高水稻产量 的重要途径 。提高根际氧含量 ， 为水稻根 系 提供 良好生长环境 ， 已成为 目前 国内外根系研究乃至水稻产量形成 的热点课题 。探 明根际氧浓度调控水稻根系生长 发 育的机理 ， 对于水稻理想根 型和高产栽培研究具有重要意义 。本文综述 了国内外有关根际氧浓度调控水稻根系形 态 和生理特性的研究进展 ， 提出了在该方 向上有待进一步研究 的问题与发展趋势 ， 以期为水稻高产栽培的根 系调控
自１ ９ １ ９年 Ｗｅ ａ ｖ ｅ ｒ 开展水稻根 系研 究 以来 ，根系 对水稻地上部生长发育及稻谷产量 的重要性 已得 到广 泛认 同【 １ Ｉ 。 凌启鸿提 出培育有利于塑造理想株型 的根型 是水稻高产栽培的新要求１ ２ １ 。 水稻虽然有发 达的通气组 织 以保证根系 的正常需氧活动 ，但土壤供氧状况仍是
２ 根际氧浓度对水稻根 系生长发育 的影响
２ ． １ 根系形态指标对根际氧浓度的响应
外， 还 向周 围水层 分泌 ， 形成 一个小 的“ 氧化 圈” ， 把水 层 中二价铁氧化成 三价铁 的氧化物 或水合 化氧化 物阁 。 生命活动旺盛 的水稻根 系泌 氧能力 强 ， 氧化圈大 ， 二价
的氧利用效率 ， 在水稻生育后期起到养根保 叶的作用 ，
具有重要 的科学价值 。
水稻基因组和遗传育种的研究进展
水稻基因组和遗传育种的研究进展水稻，作为世界上最为重要的粮食作物之一，一直以来都受到人们的重视。
为了提高水稻的产量和质量，科学家们不断探索水稻的基因组和遗传育种，取得了许多研究进展。
第一部分：水稻基因组的研究进展1.1高质量水稻基因组测序和注释2002年，国际水稻基因组组织(IRGSP)启动了水稻基因组测序工作，历时十年，于2012年公布了高质量水稻基因组序列。
该项目不仅提供了水稻基因组的底图，也为全球的水稻研究工作提供了重要的资源。
除了基因组测序，对基因组的注释也至关重要。
2018年，中国、日本、美国等国的科学家们联合发表了一篇名为“HostPathogen”(Waxman)，通过整合多种表达组学数据，对水稻基因组的注释进行了更新，共发现了14614个新的基因，有效地促进了水稻基因组研究的深入。
1.2水稻基因组结构和功能特点的研究水稻基因组大小为389Mb，包含大约4.29万个基因。
其中，基因密度比拟其他植物要大，基因的组织分布也呈现出显著的区分。
此外，水稻的基因序列中还含有许多支配了基因表达和基因功能的调控因子，如调控元件、非编码RNA等。
这些结构和特点的研究有助于更深层次的解析水稻的遗传机制。
第二部分：水稻遗传育种的研究进展2.1利用基因编辑技术改良水稻水稻主要遗传特征的研究为利用基因编辑技术改良水稻提供了核心思路。
近年来，科学家们通过CRISPR-Cas9等基因编辑技术，针对水稻各个方面的遗传特征进行了深入的研究。
其中具有代表性的成果有：（1）使水稻茎粗略化的“SNU-16”基因的敲除，使其茎干更粗壮，抗风能力更强；（2）针对水稻的“脱粒非白化”基因进行靶向基因编辑，在保持其他基因不变的情况下，成功实现了水稻产量的提升。
2.2水稻病虫害抗性的研究水稻的病虫害是影响水稻丰产的主要因素之一。
研究表明，水稻的病虫害抗性主要由多个基因共同作用而得。
因此，为了实现水稻病虫害抗性的提升，科学家们也探寻了许多新的遗传调控方法。
水稻根系研究法的现状
ＸＩ ＡＯ Ｙｅ—ｑ ｎ ２ Ｗ Ｕ Ｗ ｅ ｉｇ ｎ—ｃ ａ ｇ ｈｎ
，
（．Ｃｌ ｇ ｆ ｇｏｏ ｙ Ｊ ｎｘ Ａ ｒ ｕｔ ａ Ｕ ｉ ｒｔ， ａｃａｇ３０４ ，Ｃ ｉａ １ ｏ ｅｅｏ ｒｎｍ ， ｉ ｇｉ ｇ ｃｌ ｒｌ ｎｖ ｓｙ Ｎ ｎ ｈｎ ３０５ ｈ ； ｌ Ａ ａ ｉ ｕ ｅｉ ｎ
２ ｉｅＲ ｓａ ｈＩｓｔｔ， ｉｎｘ Ａ ａｅ ｙｏ Ａ ｒ ｕ ｕａ Ｓｉｎｅ，Ｎ ｎｈｎ ３２ ０ Ｃ ｉａ ．Ｒｃ ｅｅｒ ｔｕｅ Ｊ ｇｉ ｃｄ ｍ ｆ ｇｉ ｌ ｒｌ ｃ ｃｓ ａｅ ａｇ ０ ０ ， ｈｎ ） ｃ ｎｉ ａ ｃｔ ｅ ３
（． １ 江西农业大学 农学院 ， 江西 南 昌 ３０４ ２ ３０５；．江西省农业科学院 水稻研究所： ， 江西 南 昌 ３００ ） ３２０
摘
要： 简略回顾 了根 系研 究法的进展 史。 对近年来水稻根 系研 究法作 了 为全面的综述 ， 较 评价 了 在的问 存
题井展 望 了发展前景。 关键词 ： 水稻 ； 系； 究法 根 研
１ 根系研究法的进展概况
鉴于根系对植株 的重要性 ， 人们很早 就开始 了对根系 的研究 。 中国西汉时期就相继采 用 了“ 田法 ” 如 代 和 “ 区田法”提 出了保护作物根系、 ， 促进根 系下扎 的技术措施 ， 但有文献记载的首次提到的对作物根 系进行 比较 系统研究的是德 国学者 Ｈｌ 。他在 １２ ａｓ ｅ ７７年首次采用简单 的挖掘 法来研究植物根 系在 土壤 中的分布 ， 的 其后 １０来年人们一直沿用该法来研究根 系。直到 １９ 年 ， ０ ８２ 美国的 Ｋｎ 采用先 以网状铁丝箱将土柱隔离 ， ｉｇ 然后用水
水稻根系生长与产量形成的关系及根系生长调控途径研究进展
ｆａｃｔｏｒｓＩｎｆｈｅｎｃｉｎｇ ｏｌｌ ｒｏｏｔ ｇｒｏ￣６ ａｎｄ ｉｔｓ ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅＷｅｒｅ ｐｏｉｎｔｅｄ ｏｕｔ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ Ｒｉｃｅ；Ｒｏｏｔ；Ｙｉｅｌｄ；Ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ ｔｅｃ ｈｎｉｑｕ ｅ
根系是 水稻植 物体 的重要组 成部 分 ，是水 稻吸 收水分 、 养分 、固定和支持 植株 的器官 ，它不仅具有 吸收功 能 ，而且 是 重要的代谢器官 ，在作物的生长发育 和产量 的形成 过程 中起 着非常重要 的作用 。水稻根 系数量 的多少 、活性 的强弱与 作 物 的衰 老 、物质生 产 、同化 产物的运输 分配 、结 实状况 和产量 等关系密切 ｌ１－４Ｊ。根 系 对植株 地 上部 的生 命 活动 具有 巨 大 的调节作用 ＿５Ｊ。已有研究 表明 ，水稻 生育后期 根 系活力及 不 同层次根量与籽粒灌 浆结 实密切相关 ，杂交 水稻 叶片早衰也 与生育后期根系 活力衰 退有关 ，通过 栽培措施 调节 生育后期 根系活力可 以有效 防止叶片早衰而增加产 量¨４ Ｊ。笔者就水 稻根系生长与产量 的关 系及根 系生 长调 控途 径做 一简 要综 述 ，以期 引起对 水稻根系研究 的重视 。 １ 水稻根 系的形成 与分布
Ａｂ！
Ｉｎ ｔｈｉｓ ａｒｔｉｃｌｅｔｈｅ ｒｏｏｔｆｏｒｍａｔｉｏｎ ａｎｄ ｓｐａｔｉａｌ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏ ｎ ，ｒｏｏｔｆｕｎｃｔｉｏ ｎ ａｎｄ ｔ ｈｅ ｒｅｌａｔ ｉｏｎｓｈｉｐ ｂｅｔｗｅｅｎ ｒｏｏｔ ａｎｄ ｔｏ￣ ｉｌＷｅｒ ｅ ｒ ｅｖｉｅｗｅｄ ａ ｎｄ ｓｅｖｅｒａｌ
水 稻从 基部密集 的每一个节茎和分蘖节 上发 生 的所 有根构 成 根群 。水稻 ７０％ ～８ｏ％ 的根 量 分 布 于 ０～１０ ｅｍ的 土层 内。 ＤｏｎａｌｄＥ Ｊ研究认 为适 于密植 群体植株 的根 系应 该保证 整个根 群在生长期内充分利用土壤环境 ，内部竞争小，有利于根对 深土层 营养物质 的利用 ，提高群体 生产水 平 。川 田认为 ＿８Ｊ上 位根均 分布 于土壤上 层 ，横 向或斜 向伸展 ；下位 根则 因节 间 不 同，伸展方 向和分 布 区域 不 同 ，根直 径 小 ，大 部 分横 向扩 展 ；分 蘖期发生 的根较 粗 ，斜 下方 向伸展分 布于 中下 层 ；幼穗 形成前后 长 出的根最 粗 ，大多 向下 伸展 。 ｌｉｂａ 、ＳｉｎｇｈｃｍＪ 的研究 表 明，水稻 根系类 型及 品种 间存 在较 大差 异 ，根系 的 分布 与土壤水 分 关 系密切 。吴志 强【１１ Ｊ研究 表 明，淹 水 田根 系分布于土壤上层 ；湿润灌溉和旱作 的稻 田根 系主要 分布 于 中下层 。吴岳轩ｌｌ Ｊ分析 温度对 杂交 稻根 系生长 发育 的影 响 指 出 ，高温有利 于根系 的发 生 、生 长 ，但后期会 加速 根系的衰 老 。赵世龙 ｌｌ ３¨经调查认 为 ，大 养 、稀植栽 培或 大穗 型 品种 的 根 系生长明显优于普通栽培或 小穗多蘖型 品种 。 ２ 水 稻根系的功能及活 力
水稻根的形态解剖结构分析
水稻根的形态解剖结构分析水稻是人类重要的粮食作物之一，在全球范围内都得到广泛的种植。
随着人口的增加和需求的增加，对水稻的生产和品质控制要求也越来越高。
水稻根是水稻植株的重要器官之一，它不仅为植株提供了养分和水分，还能支持植株的生长和发育。
因此，对水稻根的形态解剖结构进行分析研究，有助于进一步理解水稻植株的生长发育和产量。
本文将对水稻根的形态、解剖和结构进行分析研究。
一、水稻根的形态1.整体形态水稻根是一种纤细的细根，通常为白色或淡黄色，呈圆形或椭圆形。
整棵水稻植株有许多根系生长，形成一个繁茂的根系网络，这些根系分别生长在不同的深度和方向上，构成复杂的根系结构。
2.分支形态水稻根分为主根、侧根和须根三种形态。
主根是由胚芽发育而来的，生长速度很快，是水稻根系的干线。
侧根和须根是从主根和其他侧根分化而来，向四周分布，支撑水稻植株的生长。
其中，须根是一种特殊的根系，它生长在水中或水浸状态下，可以为水稻提供足够的氧气和养分。
1.根毛水稻根表面覆盖了许多根毛，它们是根系的主要吸收器官。
根毛长度约为0.5~2毫米，直径约为0.02毫米。
根毛形态呈线状或突起状，表面呈微凹状，贴合土壤微观颗粒，起到增加根系表面积和吸收水分、养分的作用。
2.根冠区根冠区也叫植物冠区，是从根毛长出之处的1~2毫米范围内的区域。
除根毛之外，根冠区的细胞壁也能起到吸收物质的作用。
根冠区是根系吸收水分、养分的主要区域，是根系的重要器官之一。
3.根皮层根皮层是覆盖在根部表面的一层细胞，它是保护中央导管和生长点的重要层。
根皮层的细胞表面也覆有细胞壁，并有植物根毛生长所必需的各种酶和物质，对根毛的生长、形成和细胞分裂有重要作用。
4.根髓层根髓层也称暗色部，是根系的内部层。
它含有大量的导管和维管束，可以将土壤中的水分和养分输送到植物的各个部位。
在水稻根中，根髓层通常呈棕色或黑色，由于含有大量的铁、锰、铜等重金属。
5.根轴水稻的根轴是指从茎节点到根尖的根部主干，它是维持分化出各种分根和分化出的根部分别长出这些分根的基础。
水稻根系的形态和生长研究
水稻根系的形态和生长研究在日常生活中我们经常会食用到的水稻，是一种广泛种植的作物。
水稻生长过程中，根系是至关重要的部分之一，它对水稻的生长和产量有着至关重要的作用。
因此，对水稻根系的形态和生长进行深入研究，对于提高水稻产量、改善农田生态环境、提高农业可持续发展水平具有重要意义。
1. 水稻根系的形态水稻的根系是由原生根和侧生根两种根组成。
原生根由种子中胚茎部分发育而来，分为主根和侧生根。
主根向下发展，是水稻最重要的根系，主要负责吸收土壤中的营养物质和水分。
侧生根由主根向左右两侧发出，分为浅侧生根和深侧生根。
浅侧生根在土层浅部形成，主要吸收氮、磷等营养成分，具有较强的纵向生长能力；而深侧生根形成在深土层，主要负责吸收水分和铁、锰等元素，具有较强的横向生长能力。
2. 水稻根系的生长水稻根系的生长过程分为发芽阶段、萌芽阶段、生长旺盛期和成熟阶段四个阶段。
其中，萌芽阶段是水稻根系生长的关键时期，此时水稻正处于快速消耗体内储备营养物质的阶段，并开始吸收土壤中的养分，主根快速向下扎根，形成深侧生根和浅侧生根。
在生长旺盛期，水稻根系的快速生长增加了水稻的吸水和养分吸收能力，加快了水稻的生长速度。
3. 水稻根系的关键生理功能水稻根系不仅为水稻吸取养分、水分提供支持，还能减少土壤侵蚀、供氧等。
在根生吸收和分泌、激素调节、适应环境等方面，水稻根系有着独特的的生理功能。
水稻根系的吸水能力主要与根毛、根毛生产能力和根系结构有关，根毛生产能力越强，吸水能力越大。
水稻根系还可以通过分泌有机酸、溶解矿物质等方式，吸收土中难以溶解的养分，如磷、铁、锌等，从而减少通过施肥和地面冲积失去养分的数量，提高土壤养分利用率和水稻产量，同时还能调节土壤酸碱度和保护植物免受境内有毒物质侵害。
4. 水稻根系的研究进展随着研究技术的不断发展，人们对水稻根系的研究也日益深入。
现在，一种现代的根系研究技术——数字成像技术已经被应用于根系发育的定量测量。
水稻根系基因克隆与功能研究的进展
ｒ ｏ ｏ ｔ ｌ ｅ ｓ ｓ １ ￣ ｃ ｒ ｏ ｗ ｎ ｒ ｏ ｏ ｔ ｌ ｅ ｓ ｓ ） 在不定根原基形成原始 细胞的第 １ 次平周分裂中受到抑制， 从而不能形成 不 定根 原基 ，导致 不定 根缺 失． Ａ Ｒ Ｌ １ ／ Ｃ Ｒ Ｌ １基 因编
码１ 个植 物特 异 的 ＡＳ ２ ／ Ｌ Ｏ Ｂ （ Ａ ｓ ｙ ｍｍｅ ｔ ｒ ｉ ｃ Ｌ ｅ ａ ｖ ｅ ｓ ２ ／
第２ ６ 卷 第４ 期， ２ ０ １ ３ 年１ Ｏ 月
Ｖｏ １ ． ２ ６ Ｎｏ ． ４ ， Ｏｃ ｔ ． ２ ０１ ３
宁 波 大 学 学 报 （理 工 版 ）
Ｊ Ｏ Ｕ Ｒ ＮＡ Ｌ Ｏ Ｆ Ｎ１ ＮＧ Ｂ Ｏ ＵＮ Ｉ Ｖ Ｅ Ｒ Ｓ Ｉ Ｔ Ｙ（ ＮＳ Ｅ Ｅ）
的进 展． １ 不 定根 和 主根 相关 基 因
阶段
目前克隆到 的水稻不定根基 因大多与生长素 信 号传递 通道相 关， 主要调控不 定根的起始和发 生． 第１ 个被克隆的控制不定根发育基因是 皿 ／
Ｃ Ｒ Ｌ １ ．不 定 根 缺 失 突 变 体 ａ ｒ ｌ ｌ ／ ｃ ｒ ｌ ｌ （ ａ ｄ ｖ ｅ ｎ ｔ ｉ ｔ ｉ ｏ ｕ ｓ
摘要：水稻根 系是植株吸收水分和营养物质的主要器官， 并影响地上部生长发育和产量形成， 但
由于根 系生 长在 土壤 里 限 制 了研 究 的 方 法 和 手段 ，使 水稻 根 系性 状 的研 究较 地 上 部相 对 滞 后 ．
近 年 来，对 水稻 根 系突 变体 的基 因克 隆和 功 能研 究取得 了较 大进展 ，对此进 行 综述 ，并期待 有 更 多的根 系基 因得 到 克 隆，为根 系生长发 育机 理研 究提 供 线 索，也 为根 系育种提 供基 因资 源．
《2024年弱光对水稻生长发育影响研究进展》范文
《弱光对水稻生长发育影响研究进展》篇一一、引言随着现代农业科技的快速发展，水稻作为我国主要的粮食作物之一，其生长发育与环境因素的相互关系成为农业科学领域的研究热点。
弱光作为光照环境变化中的一种现象，对于水稻的生长发育具有重要的影响。
本文将针对弱光对水稻生长发育的影响展开探讨，分析当前的研究进展，并预测未来发展趋势。
二、弱光定义及影响因素弱光现象是指在自然环境或农业生产中，由于各种因素（如气候、种植模式等）导致的光照强度减弱。
光照强度直接影响光合作用和作物生长发育过程。
在农田环境中，由于稻田布局、光照透射和植物之间互相遮光等原因，容易造成光照分布不均和局部光照减弱的现象。
三、弱光对水稻生长发育的影响1. 叶片发育：弱光环境下，水稻叶片的叶绿素含量减少，叶片厚度降低，导致叶片光合作用能力下降，影响水稻的生长发育。
2. 光合作用：弱光环境会影响水稻的光合作用效率，导致其产量降低。
3. 根系生长：弱光环境下，水稻根系生长受阻，影响对养分和水分的吸收。
四、弱光对水稻生长发育影响的研究进展近年来，国内外学者对弱光对水稻生长发育的影响进行了大量研究。
研究结果表明，在弱光环境下，水稻的株高、叶面积、生物量等生长指标均有所下降。
同时，通过基因编辑技术培育出的耐弱光品种也在不断涌现。
此外，研究人员还发现，通过调整种植密度、改善农田微环境等措施，可以有效减轻弱光对水稻生长的不良影响。
五、研究方法与实验技术针对弱光对水稻生长发育的影响研究，目前主要采用实验室研究和田间试验相结合的方法。
实验室研究主要运用分子生物学和遗传学手段，分析弱光环境下水稻基因表达的变化；田间试验则通过调整种植密度、遮阴处理等手段，观察水稻在不同弱光环境下的生长情况。
此外，遥感技术、光谱分析等先进技术的应用也为研究提供了有力支持。
六、未来发展趋势与展望随着现代农业科技的不断进步，对弱光环境下水稻生长发育的研究将更加深入。
未来研究方向包括：进一步探究弱光对水稻生理生化过程的影响机制；通过基因编辑技术培育出更多耐弱光品种；开发新的农业技术手段（如智能遮阳网、LED补光技术等），提高农田的光照条件；结合人工智能和大数据技术，建立智能化的农田管理系统，实现水稻生产的精准化管理。
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环境因子对水稻根系的影响报告人：邓亚萍导师：王忠水稻根系既是吸收养分和水分的重要器官,又是多种激素、有机酸和氨基酸合成的重要场所,其形态和生理特性与地上部的生长发育、产量和品质形成均有着密切的关系。
自1919年Weaver 首先报道根系与生态关系的研究结果以来，人们开始对植物根系进行了广泛的研究。
其中，根系的形态结构与活性及其与产量的关系一直是水稻根系研究的一个热点，其核心问题是高产水稻应该具有什么样的根系形态生理特征及高产水稻根系在不同的环境条件下的应答。
在由于自然状态的根系生长在黑暗条件下以及研究方法的局限,过去国内从事根系形态结构及环境因子对水稻根系影响的研究较少,近二十年来不少学者已陆续开展了环境因子水稻根系影响的研究，积累了众多经验，本文对已有的结果进行了总结。
1.温度因子温度几乎影响着植物所有的生物学过过程，在植物的生长发育过程中起着重要的作用。
对于根系而言，根际温度更是影响着根系的生长发育、形态结构及根中各种代谢过程。
水稻根系大部分集中在0～20cm耕层中,土壤温度变化也以0～20cm土层内最为明显。
因此,这个层次的温度变化对水稻根系影响最大。
水稻根系的生长受温度的影响主要表现在生长前期根系的形成和生长后期的衰竭,水稻根系生长的最适温度是28～32℃，当水温在16℃以下时,根的生长几近停滞,当温度上升到28℃时,支根生长良好,地上部与地下部均可得到最大限度的协调增长。
在此界限以内,温度越高,地上部发育越好;温度低时,则根部的生长量增大。
Neilsen(1974)认为,在根系生长的最适温度或较高温度下, 有利于根系的发生伸长, 相反较低的土壤温度则可以延缓根系细胞的衰老, 延长根系生理活性。
吴岳轩(1995)研究也证实了高温有利于根系发生伸长这一结论。
同时他也指出, 后期高温会加速根系衰老进程。
由此可见, 水稻根系发育和根系生理活性对温度高低的需求是不同的。
根系生长时期不同, 根系着生位置不同, 温度的影响也不同。
总之,水稻根系发育和根系生理活性对温度高低的需求是有差异的,不同时期、不同着生位置的根系对温度的要求也各不一样。
王忠（2003）的研究表明在供试的4个温度处理中，10℃时水稻发生冷害，根系停在生长，看不到负向光性反应；20℃时水稻根系生长，有负向光性反应；在30℃时稻根的生长和负向光性反应最快；40℃时稻根的生长量和根负向光性倾斜度降低。
目前有关温度对水稻根的内部形态，及生理生化方面的研究还不是很多，主要有：S.B.Varade 的研究指出在提高温度及光照强度，加能量输入，促使稻根中孔隙度的增加。
而温度对水稻根系生理代谢的影响，主要是通过影响各种酶的活性以及促进或抑制某些植物激素的合成和运输来调节根系代谢。
Lakkakula（2004）认为温度对水稻根中谷氨酰胺合成酶（GS）活性具有相反的作用，23℃下生长的水稻根的GS活性明显高于32℃下生长的活性。
低的根区温度常会减少作物根系CTK、GA的合成和向上运输,同时增加根系ABA的合成和向上运输。
2.水分因子水稻根系对土壤水分的反应非常敏感。
田间持水量的不同会对根系的生长发育及分布产生影响。
吴志强(1992)的研究表明淹水田根系主要分布在土壤上层,密集成网,而湿润灌溉和旱田栽培的稻田上层根较少,根系主要分布在中下层。
张玉屏等(2001)认为土壤水分为田间持水量的70%～75%时最有利根系的生长发育,土壤水分过多或过少,都会导致根干重、根系吸收面积的全面下降;而且生育时期不同,根系对土壤水分的敏感程度也不同,如分蘖期干旱对根系生长发育影响较小,拔节后至抽穗开花期根系对水分胁迫最为敏感。
在土壤供水受到较大限制的农业中，根系的作用显得更为突出。
因此进一步探讨根系抗旱能力在不同环境条件下的适应性变化，将是节水农业研究的一个方向。
在旱作条件下，水稻根系生物量更大，根活性更高。
有人认为旱种水稻根系活性高，有利于协调水稻高产与根系早衰的矛盾。
但干旱条件下根系大量生长可能会消耗大量的光合产物，对作物高产将造成一定的风险。
汪强（2006）的研究从水稻的根生物量、根冠比、最大根深和根呼吸等方面证明旱作水稻根系生长较常规水稻旺盛。
但水稻水作改旱作后产量下降是一个普遍现象，这说明水稻产量的形成与根系之关系受土壤水分的影响很复杂。
在研究不同水分条件下水稻的生理特性及根外部形态来探讨节水栽培的适宜措施的同时，有关水稻根的解剖结构受水分影响的研究也多了起来。
除了缺氧胁迫外，干旱胁迫也可以诱导植物通气组织的形成。
已有实验证明水分胁迫可以诱导水稻中一种乙烯受体基因OSPK2的表达。
与淹水相比，旱作条件下杂交稻根通气组织形成早，此时水稻根通气组织的较早形成也许可降低根部老组织的呼吸消耗，减缓老幼组织间对同化物的竞争，对保证幼嫩组织的正常生长特别是根系的伸长有一定作用。
3.光照因子光是对植物调控作用最广泛，最明显的环境因子。
光作为环境信号，对植物的代谢，器官的发生，形态建成，向性运动等方面都有深刻的影响。
植物通过光信号受体和光信号传导途径来接受光强、光质、光照方向和光周期等光信号，并做出相应的反应。
3.1光照强度的影响在对水稻整个植株照光时，水稻根系生长量在强光下较大,弱光下较小。
但是对根系直接照光时，根系的生长明显受到抑制，无论是根长、根体积及根数都少于暗处生长的根系。
在光诱导豌豆苗根抑制中，已有研究指出乙烯是光诱导豌豆苗根抑制的可能调节因子。
白光抑制根伸长的40％～50％，而根中乙烯的含量提高了4倍，暗中生长的豌豆根在用0.1umol的ACC处理后，得到与照光相同的抑制效果，照光下，使用乙烯合成抑制剂时，解除了光对根的抑制。
乙烯在直接照光对水稻根系的抑制中，乙烯是否作为一个调节因子参与了该抑制反应，其调节机制又如何，我们在今后的实验中会进验证。
玉米(Zea mays.L.)幼苗在高光照度条件下,地上部向根系分配的干物质也显著增多,表现为单株根干重及根体积、总根长等形态、数量指标均显著增加,植株的根冠比提高且光照强度影响叶片的光合作用和光合产物向根系运输,从而对根系的生长及功能产生影响，而遮光则加快了根系的衰老。
光作为重要的生态因子,首先影响作物地上部的生长发育,继而调节根系生长发育.然而在研究光对作物根系形态、数量性状影响的同时,更多生理生化方面的研究出现.有研究表明,光照能促进作物地上部和根系的交流，在草本植物中,光可经过内光环境,通过光敏色素(phytochrome,Phy)调节,而从地上部传到根系,并对其生长发育进行调节。
硝酸还原酶(NR)是一种光诱导酶,光照能促进NR的合成。
不同光照度下生长4周龄的小麦(Triticum aestivum L.)幼苗根中的NR活性随着光照增强而提高,光照度和NR活性之间呈一定的正相关。
为了得到作物整体光效应的最大化,近年来人们更多关注低温弱光的效应。
有关研究指出,低温弱光对植株地上部及根系的影响各不相同,其导致番茄(Ly2copersicon esculentum Mill.)植株地上部干重下降,但并不降低根系干重，不同低温弱光处理对植株根系活力的影响并不一致。
但这方面的研究仍然有很大争议。
有关低温弱光对水稻根系形态及生理的影响的研究尚未见报道。
强光能提高稻苗和麦苗根系对NH4+或NO3-的吸收速率。
强光照射下培育出的稻苗,其根内积累的蛋白氮含量高,非蛋白氮含量低,总氮量高,可见,强光能提高稻苗氮化合物的合成,促进蛋白质在根内积累。
而在不同光照度条件下,水稻根中谷氨酰胺合成酶(GS)同功酶GSrb的表达并不受影响。
3.2光照时间的影响光照充足有利于光合作用,这使地上部所制造的光合产物更多地向根系转移成为可能,从而为培育出健壮的根系打下基础. 有报道表明,适当延长光照时间(增加光量) 有利于甜(Capsicun annuum L.)生根。
春小麦与春大麦(Hordeum vulgare L.)作光处理时,不遮荫(光量多) 的植株根间长度短,遮荫(光量少)的根间长度长。
但另有研究表明,稻苗根系的伸长生长因光量的减弱而得到促进。
另有研究指出,用LED发光二极管作为光源材料照射作物根系时,可观察到植株根/ 冠比提高,地上部干物重增加。
3.3光质的影响随着对全光认识的逐步加深,人们先后开展了不同光质对作物根系影响的相关研究.根系虽未直接受到光线照射,但对不同光质具有不同反应.例如,蓝光照射下培育的稻苗比在红光或白光照射下培育的稻苗发根数目多,根系粗壮,根系生物量大。
OHNO等进一步观察到,白光抑制稻苗根细胞的伸长,而蓝光则促进细胞伸长。
王忠（2003）的研究表明水稻的根具有负向光性且蓝紫光能显著诱导水稻根的负向光性。
莫亿伟、王忠（2004）认为向光性产生的机制可能是细胞膜上的光受体接受光信号后,进一步激发下游的信号转导,通过调控生长素载体产生极性运输,使向光侧和背光侧的IAA含量发生差异,根的负向光性得以形成。
不同光质照射下,春小麦分蘖期间根中脱氢酶活性(DHA)有较大差异,蓝光处理平均比白光对照提高12.05%,蓝紫光和红光处理分别提高13.69%和5.97%。
前人在水稻试验中,也曾得到相似的结果。
强光或蓝光照射条件下,稻苗根系对α-萘胺的氧化力或根中的CAT活性均高于弱光或红光或白光条件下的稻苗。
另外,蓝光也提高稻苗根系和麦苗根系对NH4+或NO3-的吸收速率,提高根内积累的氮而含量。
由此可见,蓝光促进稻苗氮化合物的合成,以及蛋白质在根内的积累。
4.植物激素植物根系的生长发育与其吸收水分、养料直接相关, 而根系的生长发育受到几乎所有激素的调控。
在各种环境因子对水稻根系的影响中，更是起着重要的信号分子作用。
如水稻根水分胁迫后根系大量迅速合成的ABA可随蒸腾流运至地上部,促使气孔关闭。
乙烯是通气组织形成过程中的信号物质,其浓度变化可调节通气组织的形成。
有研究表明,厌氧胁迫会很快引起乙烯合成的增加,这种现象在1～2h内即可观察到。
Gaba和Black还发现外源激素可模拟光的作用调控植物的生长,揭示了激素可能作为光信号传递链中的第二信使发挥作用。
例如光对植物茎的延伸调控需要生长素作为中介 ,以及在向光性和向重性反应中都起到重要的作用，王忠（2003）认为在生长素在0～100mg/L浓度范围中，随着生长素浓度的提高对根的伸长生长、负向光性和向重性反应的抑制程度加剧，当生长素浓度≥10mg/L时稻根的负向光性反应消失。
莫亿伟、王忠（2004）认为向光性产生的机制可能是细胞膜上的光受体接受光信号后,进一步激发下游的信号转导,通过调控生长素载体产生极性运输,使向光侧和背光侧的IAA 含量发生差异,根的负向光性得以形成。
在对拟南芥根的伸长和向重性反应的研究中梁虹.喻富根（2007）认为内源IAA对根的伸长需要GA的介导而外源GA对跟的伸长促进一般不需要IAA。