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野生番茄（S. pimpinellifolium）的根系可被理解为一种生物网络，其中侧根从单一主根分枝而出，并共同平衡两个相互竞争的目标：最小化构建该网络的材料成本（布线成本）以及最小化从根尖到地上部的运输时间（传导延迟）。我们先前的研究表明，S. pimpinellifolium 的根系结构聚集于由这两个目标所定义的帕累托最优前沿附近，而其形态多样性可归纳为四种定性的拓扑结构。该框架假定侧根沿直线生长——忽略了侧根向地性逐渐发生的过程，即根向重力矢量方向弯曲的倾向。由于弯曲轨迹比直线更长，向地性会直接增加布线成本和传导延迟，从而限制哪些结构在物理上是可实现的，并因此重塑帕累托前沿本身。 在此，我们扩展该模型，显式纳入侧根向地性，从而得到的预测结构与观测到的 S. pimpinellifolium 根系更加吻合。我们提出了一种计算方法，可直接从解剖追踪数据中推断向地性敏感性——无需进行重定向测定——并将其应用于不同根系拓扑、生长条件和激素处理下的 numarbors arbors。纳入向地性后，揭示出了直线模型无法识别的变异：尤其是，侧根在盐胁迫下表现出降低的向地性敏感性，这与此前仅在主根中描述、且迄今在侧根中被忽视的现象相呼应。
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野生番茄（S. pimpinellifolium）的根系可被理解为一种生物网络，其中侧根从单一主根分支而出，并共同平衡两个相互竞争的目标：最小化构建该网络的材料成持有人为作者/资助方，其已授予 bioRxiv 永久展示该预印本的许可。
本文依据 CC-BY 4.0 国际许可协议 公开提供。
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发布于 2026 年 7 月 17 日。
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向地性塑造根系结构的帕累托前沿
Aaron Garza，
Kathryn Altman，
Alleen Koenig，
Kendall Richards，
Maryam Rahmati-Ishka，
Guillaume Lobet，
Magdalena M Julkowska，
Arjun Chandrasekhar
bioRxiv
2026.07.16.738932；
doi：
https://doi.org/10.64898/2026.07.16.738932
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向地性塑造根系结构的帕累托前沿
Aaron Garza，
Kathryn Altman，
Alleen Koenig，
Kendall Richards，
Maryam Rahmati-Ishka，
Guillaume Lobet，
Magdalena M Julkowska，
Arjun Chandrasekhar
bioRxiv
2026.07.16.738932；
doi：
https://doi.org/10.64898/2026.07.16.738932
📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.07.16.738932v1?rss=1
🏷️ 根系结构 向地性 帕累托优化 番茄侧根 盐胁迫
来源出处