日内瓦大学(UNIGE)研究人员揭示了植物根系一个鲜为人知却至关重要的机制——根系养分运输的方向性，相关成果发表于《分子植物》杂志。这一发现凸显了连接植物细胞孔隙的核心作用，为提升植物抗水分胁迫能力提供了新思路。

根系在植物吸收水分和养分中扮演关键角色，关乎植物生长、发育、繁殖及生产力，对农作物尤为重要。土壤中的水分和养分先被根系表皮层主动吸收，再穿过几层同心细胞到达中央维管组织，最后通过汁液分布到整个植物。

一个多世纪以来，科学家普遍认为水和营养物质是通过胞间连丝(连接植物细胞形成分子交换通道的微孔)穿过根系的层状结构(表皮、皮层、内皮层和维管组织)，但这一观点从未得到直接证实。日内瓦大学理学院植物科学系教授玛丽·巴伯龙(Marie Barberon)团队决定通过实验验证该假设。

该团队利用小荧光分子(GFP，绿色荧光蛋白)，追踪物质在模式植物拟南芥胞间连丝中的移动方式。研究发现，在幼根中，细胞尚未完全特化，GFP分子可自由双向移动;但在成熟根系中，运输变为单向，即从外围向中心血管。Marie Barberon实验室的研究员Léa Jacquier表示，这一发现出乎意料，但可能反映了优化系统，确保必需资源有效到达血管组织。

为探究控制单向运输的因素，科学家寻找能实现双向运输的基因突变体，发现名为“芝麻”的突变体，其胞间连丝异常宽阔。这表明，孔隙大小是确保单向流动的关键。

值得注意的是，“芝麻”突变体在最佳生长条件下仅轻微营养缺陷，但在干旱条件下恢复能力更强。断水两周后重新浇水，多数正常植株恢复生长情况不佳，而大多数“芝麻”植株恢复强劲。

玛丽·巴伯龙称，目前尚不清楚这些植物更好应对干旱的原理，但研究结果表明，了解细胞间运输机制，有助于让作物更有效地吸收养分或抵御水分胁迫，这是农业应对气候变化面临的关键问题。

更多信息： Léa Jacquier 等人，发育开关通过果胶连接的胞间连丝变化控制根部细胞间运输，《分子植物》(2025)。