干旱荒漠区沙生灌木不定根研究进展

doi:10.7522/j.issn.1000-694X.2025.00354

摘要/Abstract

摘要：

沙生灌木是干旱、半干旱区荒漠生态系统的重要组成部分，在风沙灾害防治和生物多样性保护等方面均有重要意义。不定根（Adventitious roots）是由植物茎部等非根组织发育的根系，其生长和发育直接关系到植物的水肥利用效率、生境适应性和营养繁殖成功率，因此不定根的发育被认为是沙生灌木适应荒漠生态系统水分和养分胁迫以及风沙活动干扰的重要策略。目前，在沙生灌木不定根的形成和发育机制、形态特征及其生态作用等方面，国内外已经开展了一定范围的研究，并取得了一些突破和进展，但还缺乏较为系统全面的梳理与总结。本文系统梳理了目前关于沙生灌木不定根构型特征、发育机制及其生态作用等方面的研究成果，发现不定根通常可塑性较强，且具有较强的水分与养分吸收能力，是沙生灌木适应干旱和沙埋等胁迫的重要策略。此外，不定根的发育还和沙生克隆灌木的克隆繁殖直接相关，对极端生境下沙生灌木的自然更新和种群的维持与扩张至关重要。然而，在全球变化加剧的背景下，沙生灌木不定根发育机制、生态功能及其与土壤间的互馈机制等问题仍然没有统一的认识。因此，未来研究亟需针对沙地生境荒漠灌木不定根开展多物种、多尺度的长期监测，结合同位素示踪、基因组学和转录组学等现代技术和手段，深入揭示沙生灌木在不同环境胁迫条件下不定根发育的分子调控机制，明确不定根在植物水分和养分吸收等方面的重要作用，以丰富荒漠地下生态学研究理论体系，为干旱区荒漠植被建植和管理及生态恢复提供科学依据。

关键词: 沙生灌木, 不定根, 发育机制, 生态功能, 环境调控

Abstract:

Sand-fixing shrubs are vital components of desert ecosystems in arid and semi-arid regions， playing significant roles in combating aeolian sand erosion and preserving biodiversity. Adventitious roots are roots that develop from non-root tissues， such as stems. The growth of adventitious roots is directly linked to plant water and nutrient use efficiency， habitat adaptability， and the success of clonal propagation. Consequently， adventitious root formation is thought to be a crucial strategy for sand-fixing shrubs to cope with water and nutrient stress as well as disturbances caused by aeolian sand activity in desert ecosystems. Research on the formation and developmental mechanisms， morphological characteristics， and ecological functions of adventitious roots in sand-fixing shrubs has received increasing attention worldwide， and notable progress has been made in recent years. However， a systematic and comprehensive synthesis of existing findings remains limited. This paper systematically reviews current findings on the developmental mechanisms， architectural characteristics， and environmental roles of adventitious roots in sand-fixing shrubs， revealing that adventitious roots generally exhibit high plasticity and possess strong water and nutrient uptake capacities， serving as a critical adaptation strategy to stressors such as drought and sand burial. Furthermore， the development of adventitious roots is directly linked to the clonal reproduction in clonal sand-fixing shrubs， playing an essential role in natural regeneration and population maintenance and expansion of sand-fixing shrubs under extreme habitats. Nevertheless， against the backdrop of intensifying global change， key questions regarding the developmental mechanisms， ecological functions， and plant-soil feedbacks of adventitious roots in sand-fixing shrubs remain unresolved. Therefore， future research urgently needs to prioritize long-term， multi-species， and multi-scale monitoring of adventitious roots in sand-fixing shrubs across sandy habitats. By integrating modern techniques such as isotope tracing， genomics， and transcriptomics， studies should aim to elucidate the molecular regulatory mechanisms of adventitious root development under various environmental stresses and clarify their critical roles in plant water and nutrient absorption. This will contribute to advancing the theoretical framework of desert belowground ecology and provide a scientific basis for vegetation establishment， management， and ecological restoration in arid desert regions.

Key words: sand-fixing shrubs, adventitious roots, developmental mechanism, ecological function, environmental regulation

中图分类号:

刘佳艺, 罗维成, 赵文智, 郭彬, 周海, 任珩. 干旱荒漠区沙生灌木不定根研究进展[J]. 中国沙漠, 2026, 46(1): 219-228.

Jiayi Liu, Weicheng Luo, Wenzhi Zhao, Bin Guo, Hai Zhou, Heng Ren. Research progress on adventitious roots of sand-fixing shrubs in arid desert regions[J]. Journal of Desert Research, 2026, 46(1): 219-228.

图/表 4

参考文献 69

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调控机制	调控因子	功能及作用机制	参考文献
植物激素	生长素(IAA)	调控基因表达，促进细胞分裂分化，诱导根原基形成，促使不定根产生	[26-28]
	细胞分裂素(CK)	与生长素拮抗，高浓度抑制根原基形成	[26-27,31]
	乙烯(ET)	诱导皮层细胞死亡，形成通气组织，帮助根原基细胞产生，但可能在不定根诱导后期负向调控	[26,30-31]
	独脚金内酯(SL)	促进单子叶植物不定根伸长，植物受养分胁迫或机械损伤时，调控根系发育	[31]
	茉莉酸(JA)	负向调控，过表达茉莉酸的负向调节因子可以促进植物产生更长、更多的不定根	[26,31]
	脱落酸(ABA)	对水稻冠根生长有抑制作用	[27,31]
	赤霉素(GA)	通常抑制不定根发育，但其和乙烯一起可促进皮层细胞死亡，促进不定根出现	[26-27,31]
转录因子	WOX家族(WOX10/WOX11)	受生长素调控，建立根原基细胞	[32-34]
	LBD家族(AtLBD18)	调控不定根的发生	[32]
	ARF家族(AtARF4/AtARF6)	参与木质部中柱鞘细胞的启动	[6,35]
	OsPLT家族(OsPLT1/OsPLT2)	OsPLT1正向调控不定根和侧根的起始和生长，OsPLT2控制侧根的形成但不影响不定根的发育	[36]
	miR156	维持植物的高可塑性，使植物保持较强的根系再生能力，以应对不确定的环境资源	[37]
蛋白质	过氧化物酶	诱导不定根形成，参与植物的各种生理过程，如抗氧化防御和木质素的形成等	[38]
	多酚氧化酶	主要集中在根原基形成区，影响细胞分裂分化和根原基的启动	[39]
	吲哚乙酸氧化酶	氧化和降解IAA，调节内源激素的含量，帮助触发和启动植物根原基	[40]

调控机制	调控因子	功能及作用机制	参考文献
植物激素	生长素(IAA)	调控基因表达，促进细胞分裂分化，诱导根原基形成，促使不定根产生	[26-28]
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	乙烯(ET)	诱导皮层细胞死亡，形成通气组织，帮助根原基细胞产生，但可能在不定根诱导后期负向调控	[26,30-31]
	独脚金内酯(SL)	促进单子叶植物不定根伸长，植物受养分胁迫或机械损伤时，调控根系发育	[31]
	茉莉酸(JA)	负向调控，过表达茉莉酸的负向调节因子可以促进植物产生更长、更多的不定根	[26,31]
	脱落酸(ABA)	对水稻冠根生长有抑制作用	[27,31]
	赤霉素(GA)	通常抑制不定根发育，但其和乙烯一起可促进皮层细胞死亡，促进不定根出现	[26-27,31]
转录因子	WOX家族(WOX10/WOX11)	受生长素调控，建立根原基细胞	[32-34]
	LBD家族(AtLBD18)	调控不定根的发生	[32]
	ARF家族(AtARF4/AtARF6)	参与木质部中柱鞘细胞的启动	[6,35]
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	miR156	维持植物的高可塑性，使植物保持较强的根系再生能力，以应对不确定的环境资源	[37]
蛋白质	过氧化物酶	诱导不定根形成，参与植物的各种生理过程，如抗氧化防御和木质素的形成等	[38]
	多酚氧化酶	主要集中在根原基形成区，影响细胞分裂分化和根原基的启动	[39]
	吲哚乙酸氧化酶	氧化和降解IAA，调节内源激素的含量，帮助触发和启动植物根原基	[40]