氮素是最重要的大量元素之一，对作物最终产量的贡献可高达50%。主根和侧根是棉花根系的主要组成，其发育和寿命对氮的吸收至关重要。塑造高效的作物根系构型是实现氮肥减施增效的重要途径。由于根系的复杂性和隐藏性，有关于棉花侧根发育动态和寿命对低氮胁迫的响应规律尚未得到充分解析。

近日，李存东教授团队在Industrial Crops and Products（中科院一区Top）在线发表了题为“Low nitrogen supply inhibits root growth but prolongs lateral root lifespan in cotton”的研究论文，阐明了棉花侧根发育动态和寿命对低氮胁迫的响应规律。

该研究通过团队自制的根系原位观测平台（图1），获取了棉花根系的生长动态以及详实的根系形态和寿命指标。研究发现低氮环境对棉花根系有极显著影响。低氮条件下棉花根系表现出了极强的可塑性。棉花通过抑制根系的生长和延长侧根寿命来适应低氮环境（图2）。低氮对根系生长的抑制主要包括侧根长度和直径以及主根直径的显著降低。低氮对侧根发育的影响表现出阶段性差异。此外，侧根直径越大，其可塑性越强。该研究揭示了不同根序侧根发育动态和寿命对低氮胁迫的响应规律，为棉花根系性状改良提供了理论基础。

图1 根系原位观测装置示意图和实体图

我院博士后祝令晓为该文第一作者，河北农业大学李存东教授和刘连涛副研究员以及山东棉花研究中心董合忠研究员为共同通讯作者。该研究得到了华北作物改良与调控国家重点实验室、国家自然科学基金、河北省自然科学基金以及河北省现代农业技术体系的资助。