上海交通大学生命科学手艺学院张大兵逝世已逾两年。2025年11月27日，磅礴旧事记者从上海交通大学获悉，张大兵团队参取的研究近日正在国际学术期刊《天然》上颁发。动物若何用“以柔克刚”突围板结土壤？近日，英国诺丁汉大学Malcolm J。 Bennett传授团队正在国际学术期刊《天然》上颁发题为“Ethylene modulates cell wall mechanics for root responses to compaction”的最新研究，初次了动物根系操纵工程学道理顺应板结土壤：通过自动响应堆集的乙烯，精细调控细胞壁厚度，从而推进根系增粗，提高穿透能力以顺应土壤板结。细胞壁做为动物独有的布局，具有奇特的力学特征，是支持动物抵御的主要武拆之一。而正在地下，看似柔嫩的动物根系中，细胞壁又是若何兼顾性和可塑性，帮帮其匹敌土壤的阻力不竭发展的？晚期研究发觉，当根系碰到板结土壤时，会发生径向膨缩增粗，这种顺应性反映次要由皮层细胞层扩张驱动。研究猜测，皮层细胞膨缩的过程次要通过增大细胞壁的弹性来实现。那么，动物是若何响应土壤硬度来动态地调理本身细胞壁的塑性来帮帮根系穿透板结土壤的呢？纤维素是动物细胞壁的“钢筋”，凡是被认为越多越强壮。然而，研究团队的发觉却了这一认知：当用低浓度纤维素合成剂处置水稻时，根系正在板结土壤中的穿透能力不降反升。为了验证这一反常现象，团队操纵基因编纂手艺敲除了纤维素合成酶基因OsCESA6，获得cesa6突变体。CT成像显示，cesa6突变体正在板结土壤中比一般水稻穿透力更强，且这种“超能力”仅正在板结前提下。这纤维素合成的细密调控是影响动物根穿透板结土壤的环节要素。那么，是谁正在调控纤维素合成的速度，以维持对动物发展的最有益前提？研究团队从上千个水稻基因中找到了环节调控因子OsARF1。当根系碰到板结土壤时，土壤中堆集的气体激素乙烯会激活OsARF1，使其从根系核心扩散到皮层细胞，纤维素合成酶基因的表达，最终导致皮层细胞壁变薄变软，根系得以径向膨缩变粗。通过进一步尝试验证，发觉缺失OsARF1的突变体根系纤细、无法膨缩；过量表达OsARF1的植株根系粗壮、穿透力强。以上证了然乙烯-OsARF1-纤维素合成酶这条调控链，恰是动物应对土壤板结的环节策略。为什么降低纤维素反而能帮帮穿透板结土壤？这个看似矛盾的现象背后，躲藏着动物根系令人惊讶的“工程学聪慧”。研究团队初次了水稻根系应对板结土壤的精巧计略——“厚表皮-薄皮层”模子。正在工程学中，管道设想遵照如许的准绳：当管道内部承受不异压力时，管径越大，所需的壁厚就越厚才能维持布局不变性。动物根系巧妙地使用了这一道理：表皮细胞的细胞壁增厚变硬，像“盔甲”一样供给坚忍的外层；皮层细胞孔径大，细胞壁变薄变软，答应细胞径向膨缩，这种差同化的细胞壁沉塑策略让根系既能发生脚够的推力推开板结土壤，又能维持布局的完整性。此后，该项研究初次从细胞壁力学角度了动物根系应对土壤板结的生物学道理，让人看到了躲藏正在地下、不为人知的动物聪慧——它们像工程师一样，通过优化分歧细胞层的材料特征，设想出最适合地下的布局方案。该研究不只破解了动物顺应顺境的暗码，更为将来做物设想斥地了新维度。基于“厚表皮-薄皮层”模子，育种家能够像工程师设想建建那样，精准调控分歧细胞层的细胞壁特征，培育出具有最优土壤穿透能力的根系，更好地应对天气变化导致的土壤退化挑和。同时也能够扩大板结土壤的操纵率，做物产量平安。该研究由上海交通大学生命科学手艺学院梁婉琪传授，英国诺丁汉大学Bipin K。 Pandey研究员，丹麦哥本哈根大学传授、上海交通大学拜候特聘传授Stafn Persson担任配合通信做者。据上海交大生命科学手艺学院官网引见，张大兵，1967年7月出生于江苏省淮阴县，中国、出名动物学家，于2023年6月22日严沉交通变乱，经急救无效倒霉逝世，享年56岁。张大兵曾于2010年1月至2018年7月，任生命科学手艺学院副院长。张大兵持久处置动物发育生物学和转基因生物平安范畴研究，做为我国出名动物学家、发育生物学科的领甲士才，张大兵传授将他短暂的终身都奉献给了教育科研事业，也为学校生命学科的扶植取成长做出了主要贡献。