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理解根系表型可塑性如何提高资源利用效率，有助于阐明植物竞争的结果，并筛选适用于中低投入农业系统的适宜基因型。生长素调控多种根系生长过程，包括根系结构对氮（N）的响应。我们采用功能–结构植物（functional-structural-plant，FSP）建模方法，探究生长素介导的对外源和内源氮的局部与系统性响应在多大程度上影响植物对氮的吸收与利用。我们在器官尺度上构建了一个简化的生长素模块，并将其整合到FSP模型中，以表征植物根系对氮的生理可塑性响应。首先，利用实验数据对模型性能进行了评估。随后，在不同氮条件下分别启用或禁用局部响应和系统性响应开展模拟，以量化二者对氮吸收与利用的贡献。模拟结果表明，局部生长素响应通过促使更多根系向较深土层分布，增强了氮吸收和氮素觅食能力，从而避免氮胁迫。系统性生长素响应则通过促使更多根系分布于表层土壤，减少了氮吸收，进而降低植株体量和氮需求，从而增强了植株的胁迫耐受性。这表明，氮吸收在耐受策略与规避策略之间存在权衡，而这种权衡可追溯至植物源–库关系所导致的生物量与氮素投资。将激素介导的根系可塑性表征于FSP模型中，可为理解植物的资源获取策略提供机制性见解。
氮素局部响应和系统性响应促成耐受与规避策略的产生：基于生长素介导的根系可塑性建模的见解 | bioRxiv
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# 氮素局部响应和系统性响应促成耐受与规避策略的产生：基于生长素介导的根系可塑性建模的见解
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Alejandro Morales， Jochem B. Evers
doi： https://doi.org/10.64898/2026.09.08.750047
Jie Lu¹ 瓦赫宁根大学； 在 Google Scholar 中查找该作者 在 PubMed 中查找该作者 在本网站搜索该作者 Jie Lu 的 ORCID 记录
通讯作者： jie1.lu{at}wur.nl
Jin Wang² 北京京瓦农业科学技术创新中心； 在 Google Scholar 中查找该作者 在 PubMed 中查找该作者 在本网站搜索该作者 Jin Wang 的 ORCID 记录
Alejandro Morales³ 瓦赫宁根大学及研究中心 在 Google Scholar 中查找该作者 在 PubMed 中查找该作者 在本网站搜索该作者 Alejandro Morales 的 ORCID 记录
Jochem B. Evers¹ 瓦赫宁根大学； 在 Google Scholar 中查找该作者 在 PubMed 中查找该作者 在本网站搜索该作者 Jochem B. Evers 的 ORCID 记录
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## 摘要
理解根系表型可塑性如何提高资源利用效率，有助于阐明植物竞争的结果，并筛选适用于中低投入农业系统的适宜基因型。生长素调控多种根系生长过程，包括根系构型对氮素（N）的响应。我们采用功能—结构植物（functional-structural-plant，FSP）建模方法，探究生长素介导的、针对外部和内部氮素状况的局部响应与系统性响应在多大程度上影响植物的氮素吸收与利用。我们在器官尺度上构建了一个简化的生长素模块，并将其整合至 FSP 模型中，以表征根系对氮素的生理可塑性响应。随后，利用实验数据对模型性能进行了评估。之后，在多种氮素条件下运行模拟，并分别启用或禁用局部响应和系统性响应，以量化二者对氮素吸收与利用的贡献。
模拟结果表明，局部生长素响应通过促使更多根系分布至较深的土层，增强了氮素吸收和氮素觅食，从而规避氮胁迫。系统性生长素响应则通过促使更多根系分布于表层土壤，降低了氮素吸收；与此同时，植物体量和氮素需求也随之下降，从而增强了植物对胁迫的耐受性。这表明，氮素吸收中的耐受策略与规避策略之间存在权衡，而这种权衡可以追溯至植物源—库关系所导致的生物量和氮素投资。将激素介导的根系可塑性表征于 FSP 模型中，能够为植物的资源获取策略提供机制层面的洞见。
## 利益冲突声明
## 资助信息声明
欧盟 ，101081973
## 版权
。
本预印本依据 CC-BY-NC-ND 4.0 国际许可协议提供。
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发表于 2026 年 9 月 11 日。
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氮素局部响应和系统性响应促成耐受与规避策略的产生：基于生长素介导的根系可塑性建模的见解
Jie Lu， Jin Wang， Alejandro Morales， Jochem B. Evers
bioRxiv 2026.09.08.750047； doi： https://doi.org/10.64898/2026.09.08.750047
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氮素局部响应和系统性响应促成耐受与规避策略的产生：基于生长素介导的根系可塑性建模的见解
Jie Lu， Jin Wang， Alejandro Morales， Jochem B. Evers
bioRxiv 2026.09.08.750047； doi： https://doi.org/10.64898/2026.09.08.750047
📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.09.08.750047v1?rss=1
🏷️ 根系可塑性 生长素信号 氮素响应 功能–结构植物建模 植物资源利用