探索根系:發現新前沿
——第十一屆國際根系研究大會暨Rooting2021聯席會議

王占義,劉鵬博,張雅楠, 王成杰,*

1 內蒙古農業大學草原與資源環境學院, 呼和浩特 010011 2 內蒙古農業大學草地資源教育部重點實驗室, 呼和浩特 010011

1 背景介紹

相對于植物地上部的研究,全球對于植物根系的研究相對滯后。這是由于植物根系埋藏于土壤中,增加了取樣和觀測的難度。為了推進植物根系的研究,加強全球合作,20世紀80年代先后在歐洲成立了國際根系研究學會(International Society of Root Research, ISRR)和國際根系發育研討會(International Symposium on Root Development, ROOTING)。國際根系研究大會是關于根系研究的國際性學術會議,現任學會(ISRR11)主席為美國密蘇里州州立大學的Bob Sharp教授；ISRR每隔3—5年不定期召開,其中1982年在澳大利亞召開了第一屆。每次會議的重要學術論文均會在國際高水平相關學術雜志上發表。ROOTING是專門針對根系遺傳發育的研討會,一般每三年召開一次,2021年為第九屆。Rooting2021的主席為英國漢諾丁大學的Malcolm Bennett教授。

2 會議概況

由于新冠大流行的持續影響,第11屆國際根系研究學會研討會(ISRR11)和ROOTING2021于2021年5月24日至5月28日在線上聯合舉行,會議主旨為“永不睡眠的根系生物學”。本次會議由美國密蘇里州大學跨學科植物小組和英國諾丁漢大學聯合組織。這次聯席會議將匯聚全球根系研究界的專家學者,以促進交流并討論根系生物學的新發現,新發展和新挑戰。會議討論了農業和自然生態系統中從分子水平到生態系統水平的不同規模的根系研究進展。

由于世界各地時區不同,為了最大程度地提高來自世界各地的參與者的現場參與機會。所有演講都要求預先錄制,但將根據預定時間進行介紹,然后與參會者進行在線交流。同樣,在不同時間也安排了多個海報會議,以適應全球各地參與者的不同時區。海報作者將附有簡短的預先錄制的講解,海報會議也包括海報作者與參會者進行實時互動的機會。參加會議的主要國家來自世界51個國家和地區,主要包括:美國、英國,澳大利亞、中國以及來自南美、歐洲和非洲的部分國家等。本次會議有693人參會,我國學者有1人參與口頭匯報,1人做專題報告。我國主要參會單位有:中國科學院遺傳與發育生物學研究所,中國農業大學,內蒙古農業大學,東北林業大學,西南師范大學,上海交通大學,福建農林大學。

本屆根系大會研究領域廣泛,涉及根的宏觀和微觀尺度的研究。會議主題為“探索根系:發現新前沿”。會議分為大會開幕、全體匯報、專題報告、墻報、會后研討會和閉幕式頒獎典禮組成。

會議先由國際水稻研究所Amelia Henry教授就全會開幕式致辭,再由美國加利福尼亞大學的Wendy Silk教授進行頒獎和開幕式致辭。

大會邀請了以下學者進行全會匯報(Plenary):Tiina Roose(英國南安普敦大學)、Jonathan Lynch(美國賓夕法尼亞州立大學)、Joseph Dubrovsky(墨西哥國立自治大學)、Xavier Draye(比利時魯汶大學)、Ross Sozzani(美國北卡羅來納州立大學)、Yusaku Uga(日本國立農業與食品研究所農學研究所)、Caroline Gutjahr(德國慕尼黑工業大學)、Malcolm Bennett(英國諾丁漢大學)、Steve Tyerman(澳大利亞阿德萊德大學)。

專題會議16個,每個專題邀請1位keynote發言人,分別為:(1)激素和根系構型Karin Ljung(瑞典農業科學大學)；(2)根形態發生學Bert de Rybel(比利時根特大學)；(3)水分與養分關系Anna Amtmann(英國格拉斯哥大學)；(4)水分關系與逆境生物學—Arthur Villordon(美國路易斯安那州立大學)；(5)根逆境生物學Melissa Mitchum(美國喬治亞大學)；(6)根生態系統服務/多年生根系Tim Crews(美國土地研究所)；(7)根系對非生物脅迫的反應Christa Testerink(荷蘭瓦赫寧根大學與研究中心)；(8)根與根際過程的建模Andrea Schnepf(德國于利希研究中心)；(9)拍攝根系功能的技術Steven Siciliano(加拿大薩斯喀徹溫大學)；(10)根與微生物相互作用—白洋(中國科學院遺傳與發育生物學研究所)；(11)根和根系發育Phancita Vejchasarn(泰國烏汶叻大米研究中心)；(12)根與生物相互影響GabrielCastrillo(英國諾丁漢大學)；(13)嫁接植物的根系和植物內部通信Charles Melnyk(瑞典農業大學)；(14)根土界面 Colleen Iversen(美國橡樹嶺國家實驗室)；(15)地下通信Ulrike Mathesius(澳大利亞國立大學)；(16)根表型分析方法:從實驗室到田間 Chris Topp(美國唐納德·丹佛斯植物科學中心)。

除了keynote發言人外,每個專題會議還包括了其他口頭匯報者,這些匯報由會務組從與會者提交的摘要中選擇而出。

本次會議共發布墻報共312個,分為15個專題,專題的主題內容和上面的專題會議基本一致。

會議的最后一天舉行了根表型研討會以及海報和演講者頒獎典禮,會議由英國諾丁漢大學的達倫·威爾斯和美國諾貝爾研究所的拉里·約克主持。

本次聯席會議還舉行了“研究生和博士后大使計劃”。大使計劃將為來自世界各地的約20名青年專業研究人員提供基礎研究和培訓機會。活動將在《New Phytologist》發表專題會議報告,該期刊為大使計劃提供了大力支持。大使計劃由克里斯·托普(美國唐納德·丹佛斯植物科學中心)和艾莉森·米勒(美國圣路易斯大學)以及研究生和組織委員會的博士后成員共同組織。

本次聯合會議的論文、摘要等內容將在以下期刊的特刊出版:《Frontiers in Plant Science》—根系發育；《Physiologia Plantarum》—非生物/生物脅迫對根系的影響；《Plant,Cell & Environment》—未來的根表型研究。

3 根系研究難點、熱點和新研究方向

會議討論的主題涵蓋了當前我們認識的植物根系以及根際研究的廣泛范圍,會后召開的根系表型研討會收集了147份參會人員的調查問卷,問卷統計表明根系的研究途徑和技術主要還集中在2D根系掃描、根系表型分析、利用根窗進行的無損傷生長分析,而新型技術的應用還比較有限。問卷結果還發現困擾根系研究人員的最大問題是數據收集十分耗時。針對該問題,參會人員提出了各自的解決方案,分享了一些目前比較適用的自動分析軟件,以及未來可能的解決思路,比如機器深度學習、模型構建等。

會議介紹了許多評估根和根際的方法,包括 X 射線、熒光酶分析、MRI(核磁共振成像)、3D激光掃描、植物建模、代謝組學和蛋白質組學等。這些技術以及其他技術可以研究許多不同處理的造成的影響,例如微重力,激素,生物肥料或營養元素。探討了根系的生理過程,這些過程主要與水分、營養脅迫相關的逆境生理以及根系的地下通訊過程相關。另外根系的生態系統服務也仍值得進一步研究,如多年生植物在農業生態系統中的作用、盈余碳對根系和土壤之間關系的支配等。

總結本次會議,國際上關于植物根系研究的熱點領域包括:根系表型研究技術進一步發展,根系的生態系統的服務功能的探討,以及根系的逆境生理學研究的深化。

下一屆國際研究學會ISRR12會議將于2023年在比利時進行,Rooting研討會將于2024年的德國舉行。

關于本次會議的更多信息,可查詢會議官網:https://web.cvent.com/event/0ba1fa03-e5b4-4b87-970e-edb2c2 19636f/summary