在自然界中，很少会出现少即是多的情况。但根据宾夕法尼亚州立大学领导的国际研究小组的说法，当涉及到应对干旱条件的玉米根时，情况就是这样，他们在一项新研究中发现了“节俭”根表型益处的证据。

Parsimonius——被定义为“不愿意使用资源;吝啬或节俭”——是对基因决定的性状的完美描述，这些性状使植物能够实现更好的营养生长，根据该研究的主要作者、植物科学杰出教授乔纳森·林奇(JonathanLynch)的说法，农业科学学院。他指出，节俭的根策略包括植物发展“陡峭、廉价和深根”。

“陡”是指生长角度等建筑特征，使根以更尖锐的角度向下倾斜，更深入地觅食以获取稀缺的水和养分资源。“廉价”指的是玉米植株的新陈代谢成本，包括生根较少和生根具有内部空气空间(通气组织)以减少活细胞数量等特性。

Lynch解释说，表现出节俭根表型的植物实际上长出的根更少。这确保了产生的少数根有足够的资源深入土壤，这在干旱胁迫下尤为重要。因此，廉价、陡峭和深刻的表征。

Lynch指出，作为一个额外的好处，简约的根表型允许植物在土壤深处储存或封存更多大气中的碳，这些碳将长期存在。

“这是一个重要的考虑因素，因为气候变化预计会增加未来干旱压力的频率和严重程度，”他说。“我们相信，通过植物育种者选择合适的根表型，可以使作物更耐旱，并更好地吸收土壤中的大气碳。”

为了检验他们的假设，研究人员使用了一种名为OpenSimRoot的开源功能结构植物/土壤模拟模型——宾夕法尼亚州立大学在过去三十年开发的一种强大工具——使他们能够明确地模拟根的几何形状和土壤特性随着时间的推移在三个维度上。

在这项研究中，研究人员在三种不同的玉米生产环境中，针对雨育和干旱条件下的玉米参考根表型，测试了陡峭、廉价和深表型的几种变体的能力。为了准确模拟雨养玉米农业系统，使用了三个不同玉米种植地点的实际土壤和气候数据集：美国爱荷华州布恩县;尼日利亚扎里亚卡杜纳;和墨西哥哈利斯科州的特帕蒂特兰。

在最近发表在《植物科学前沿》上的研究结果中，研究人员报告说，在植物遭受干旱胁迫的所有环境中，陡峭、廉价和深的表型在生长42天后导致更高的枝条生物量。作为一个额外的优势，他们发现，在六个模拟环境中的五个中，陡峭、廉价和深表型的土壤中沉积在两英尺以下的碳量是参考表型的两倍。

在模拟干旱条件下，陡峭、廉价和深表型在几个重要方面与参考表型不同，这将提高植物的性能和存活率。“陡峭、廉价和深”的表型产生了大约一半的浅轴根;与参考表型相比，所有根的角度平均陡峭20度;侧根分枝密度(一种衡量耐旱性的指标，越低越好)减少了50%;通气组织体积(含有扩大的气体空间以输送水和养分的根组织)从20%增加到40%。

由于玉米是美国的主要作物，在非洲和拉丁美洲是重要的粮食安全作物，而且干旱已经成为全球作物生产的主要限制因素，并且由于全球气候变化而加剧，因此本研究的结果研究很重要，林奇建议，并补充说这些发现为开发更具弹性的作物指明了方向。

“我们认为，通过培育轴根较少、侧根分枝密度降低和通气组织形成较多的玉米植物，可以改善作物生长和深层土壤碳封存，”林奇说。“这项研究提供的信息可以让玉米育种者通过选择具有廉价、陡峭和深根表型、实际根系较少的植物来提高耐旱性。”