稀土元素 (Rare earth elements，REEs) 由化学周期表中性质相近的镧、铈等15种元素及与镧系性质极为相近的钪、钇共17种元素组成。自从上世纪70年代，稀土元素特别是镧作为植物生长刺激剂被广泛应用于农业生产，在农业领域的应用中，稀土起到提高产量、改善品质、提高农作物抗病抗逆能力和缓解重金属伤害等多重效应。研究表明，REEs对植物的生长具有双重作用，低浓度促进生长、提高作物产量，高浓度则对植物有害。根系构型 (RSA) 在决定植物的水分和养分吸收方面具有决定性的作用。研究发现，中、高浓度镧 (La)抑制主根生长，但促进了侧根的发育，从而调节了RSA。根的生长和发育是一个受多种激素和信号分子调控的一个复杂过程，其中生长素起核心作用。目前， REEs调控植物根系生长发育的生理与分子机制尚不完全清楚。 

　　版纳植物园园艺植物育种研究组以拟南芥为材料，采用植物生理学、药理学、遗传学和分子生物学等研究手段，对稀土元素La调控植物根系发育的生理与分子机制进行了深入系统的研究。研究表明，高浓度La诱导了主根根尖细胞死亡，从而导致主根根尖分生组织细胞分裂潜力和干细胞龛活性丧失，同时生长素在根尖分生区的分布丧失。进一步研究发现，La诱导主根根尖中的活性氧 (ROS)过度积累。降低ROS的积累可以提高主根根尖细胞的活性、分生组织细胞分裂潜力和生长素分布，从而减轻La对主根生长的抑制。此外，药理学和遗传学分析还发现ROS参与了La诱导的内吞作用。这些研究结果表明：ROS参与了La诱导的主根生长抑制及RSA重塑的过程。 

　　相关研究结果以Involvement of reactive oxygen species in lanthanum-induced inhibition of primary root growth为题，发表于国际植物学刊物Journal of Experimental Botany。 

      本研究得到了国家自然科学基金 (31272239)、云南省中青年学术带头人后备人才 (2014HB043)、中科院知识创新项目(KSCX2-EW-Z-15)和河北省自然科学基金杰出青年基金 (C2013503042) 等项目的资助。

镧通过ROS信号途径调控植物根系可塑性发育