Science | 揭示植物根系的“智能钻头”如何炼成

植物根系在土壤中生长时，需要同时具备柔软探索和坚硬穿透的能力，这一矛盾机制长期未知。2026年4月16日，奥地利科学技术研究所Jiří Friml团队在《Science》发表研究，揭示了植物根系通过钙离子触发的活性氧信号实现“智能钻头”功能的分子机制。研究背景为：传统研究多关注根系在均匀培养基中的向地性，但真实土壤中根系需应对机械障碍；研究目的为：探究根系如何感知机械障碍并转化为细胞壁硬化；结论为：根系通过拉伸激活钙通道MCA1感知机械力，引发钙离子信号，激活NADPH氧化酶RBOHC/RBOHF，在细胞壁区域产生活性氧爆发，促进细胞壁交联硬化，增强穿透力。该通路与向地性生长协同调控，避免过度弯曲。基因敲除实验证实该机制对土壤穿透至关重要。研究将生长素、ATP、肽激素等信号统一到钙-活性氧核心通路，为培育抗逆作物提供分子靶标。