植物對(duì)生物圈、大氣圈、土壤圈和巖石圈的影響，是決定陸地生態(tài)系統(tǒng)功能的關(guān)鍵因素，其中根系及其共生體是維持多種生態(tài)系統(tǒng)功能的核心。根系在元素和礦物/有機(jī)化合物的跨圈層轉(zhuǎn)化和循環(huán)中起著關(guān)鍵作用，特別是在土壤的形成、維護(hù)和穩(wěn)定方面。因此，深入了解根系對(duì)生態(tài)系統(tǒng)功能影響的機(jī)理，具有許多潛在的應(yīng)用價(jià)值。根系，相比植物的其他器官，具有極其多樣的形態(tài)和特性。近幾十年來，在根系研究的許多領(lǐng)域（如：根系形態(tài)、根系生理、根系構(gòu)型、根系力學(xué)和根系解剖學(xué)等）已取得廣泛的進(jìn)展，為我們理解根系功能性狀的多樣性及其對(duì)植物和生態(tài)系統(tǒng)功能的貢獻(xiàn)帶來了相當(dāng)大的進(jìn)展。盡管取得了重大進(jìn)展，但對(duì)根系功能性狀與植物或生態(tài)系統(tǒng)功能關(guān)系的認(rèn)識(shí)，仍然存在很大差距，且缺乏對(duì)現(xiàn)有知識(shí)的全面概述。最近，Grégoire T. Freschet等（Grégoire T. Freschet, et al., 2021）綜述了根系功能性狀與24個(gè)植物或生態(tài)系統(tǒng)功能的關(guān)系，包括根系構(gòu)型、根系生理、根系形態(tài)、根系解剖、根系化學(xué)組成、根系力學(xué)和生物間相互作用等根系功能性狀，涉及植物生理學(xué)、生態(tài)生理學(xué)、生態(tài)學(xué)、農(nóng)學(xué)和土壤學(xué)等學(xué)科，分享了一系列根系研究領(lǐng)域的專業(yè)知識(shí)，突出了根系功能性狀和植物或生態(tài)系統(tǒng)功能關(guān)系認(rèn)識(shí)的最新進(jìn)展。還通過兩個(gè)實(shí)例對(duì)根系性狀的直接和間接驅(qū)動(dòng)作用進(jìn)行了較為全面的分析：（1）根系功能性狀與植株氮吸收能力的關(guān)系；（2）與土壤加固相關(guān)的根系功能性狀與抗淺層滑坡的關(guān)系。然后，批判性地評(píng)價(jià)了現(xiàn)有知識(shí)的優(yōu)點(diǎn)和不足，并明確了未來的研究方向。具體提出了有助于提高根系功能性狀與植物或生態(tài)系統(tǒng)功能關(guān)系認(rèn)識(shí)的三大主要研究方向：1. 在探索根系功能性狀與植物或生態(tài)系統(tǒng)功能關(guān)系時(shí)，選擇性使用功能性狀很重要，最重要的根系功能性狀并不是那些最常測(cè)量的，一些當(dāng)前未被研究的功能性狀比常見的、易于測(cè)量的功能性狀更具研究?jī)r(jià)值，要評(píng)估功能性狀對(duì)植物或生態(tài)系統(tǒng)功能的相對(duì)重要性，需要考慮來自不同物種、不同環(huán)境和不同時(shí)間序列的更全面的功能相關(guān)性狀；2. 如何理解功能性狀間的相互關(guān)系和層次關(guān)系，建立根系性狀之間的因果層次聯(lián)系提供了一個(gè)基于假設(shè)的框架，以識(shí)別功能上聯(lián)系最強(qiáng)的最簡(jiǎn)化的功能性狀集，有助于進(jìn)一步認(rèn)識(shí)不同功能性狀對(duì)植物和生態(tài)系統(tǒng)功能的協(xié)同或拮抗作用，并將基因型與植物和生態(tài)系統(tǒng)功能聯(lián)系起來。進(jìn)一步將基因型與功能聯(lián)系起來；3. 跨植物物種、生長型、環(huán)境背景和時(shí)空尺度概括功能屬性與植物或生態(tài)系統(tǒng)功能關(guān)系時(shí)存在的機(jī)遇和陷阱。
圖1 植物和生態(tài)系統(tǒng)功能通常與源于根系生態(tài)學(xué)多個(gè)領(lǐng)域的一系列根系功能性狀相關(guān)。一些功能性狀對(duì)多個(gè)功能起作用，a描述與養(yǎng)分吸收功能相關(guān)的根系功能性狀；b描述與養(yǎng)分保護(hù)和重利用相關(guān)的根系功能性狀；c描述與生態(tài)系統(tǒng)元素循環(huán)相關(guān)的根系功能性狀；d屬性涉及的多個(gè)學(xué)科。
圖2 與長期和短期氮吸收和土壤抗淺層滑坡相關(guān)的根系功能屬性間的直接、間接和層級(jí)關(guān)系。Freschet G T, Roumet C, Comas L H, et al. Root traits as drivers of plant and ecosystem functioning: Current understanding, pitfalls and future research needs. New Phytologist, 2020.
不結(jié)球白菜生長發(fā)育過程中表型變化