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Root traits as drivers of plant and ecosystem functioning: current understanding, pitfalls and future research needs

Authors :
A. Glyn Bengough
Ina C. Meier
Grégoire T. Freschet
Monique Weemstra
Jitka Klimešová
Catherine Picon-Cochard
Sarah E. Hobbie
Agnieszka Bagniewska-Zadworna
Alexandra Weigelt
Louise H. Comas
Elison B. Blancaflor
Martin Lukac
Liesje Mommer
Arthur Gessler
David W. Johnson
Laura Rose
Iván Prieto
Marcin Zadworny
Tao Sun
Ivano Brunner
Nadejda A. Soudzilovskaia
Peter Ryser
Richard D. Bardgett
Catherine Roumet
Nina Wurzburger
Boris Rewald
M. Luke McCormack
Hendrik Poorter
Alexia Stokes
Loïc Pagès
Colleen M. Iversen
Oscar J. Valverde-Barrantes
Michael Scherer-Lorenzen
Gerlinde B. De Deyn
Larry M. York
Johannes A. Postma
Station d'Ecologie Théorique et Expérimentale (SETE)
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Fédération de Recherche Agrobiosciences, Interactions et Biodiversité (FR AIB)
Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Centre d’Ecologie Fonctionnelle et Evolutive (CEFE)
Université Paul-Valéry - Montpellier 3 (UPVM)-École Pratique des Hautes Études (EPHE)
Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD [France-Sud])-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Institut Agro - Montpellier SupAgro
Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)
National Center for Cool and Cold Water Aquaculture, ARS-USDA
USDA-ARS : Agricultural Research Service
University of Dundee
The James Hutton Institute
Universität für Bodenkultur Wien = University of Natural Resources and Life [Vienne, Autriche] (BOKU)
University of Manchester [Manchester]
Wageningen University and Research [Wageningen] (WUR)
Institute of Botany of the Czech Academy of Sciences (IB / CAS)
Czech Academy of Sciences [Prague] (CAS)
University of Reading (UOR)
Czech University of Life Sciences Prague (CZU)
Center for Tree Science
Hamburg University of Applied Sciences [Hamburg]
Georg-August-University = Georg-August-Universität Göttingen
Unité de recherche Plantes et Systèmes de Culture Horticoles (PSH)
Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)
Forschungszentrum Jülich GmbH | Centre de recherche de Juliers
Helmholtz-Gemeinschaft = Helmholtz Association
Macquarie University
Centro de Investigaciones Biológicas (CSIC)
Consejo Superior de Investigaciones Científicas [Madrid] (CSIC)
University of Georgia [USA]
Polish Academy of Sciences (PAN)
Adam Mickiewicz University in Poznań (UAM)
Noble Research Institute
Swiss Federal Institute for Forest, Snow and Landscape Research WSL
Institute of Terrestrial Ecosystems (ITES)
Eidgenössische Technische Hochschule - Swiss Federal Institute of Technology [Zürich] (ETH Zürich)
Department of Anthropology [University of Minnesota]
University of Minnesota [Twin Cities] (UMN)
University of Minnesota System-University of Minnesota System
University of Minnesota System
Oak Ridge National Laboratory [Oak Ridge] (ORNL)
UT-Battelle, LLC
Unité Mixte de Recherche sur l'Ecosystème Prairial - UMR (UREP)
VetAgro Sup - Institut national d'enseignement supérieur et de recherche en alimentation, santé animale, sciences agronomiques et de l'environnement (VAS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)
Laurentian University
University of Freiburg [Freiburg]
Universiteit Leiden
Chinese Academy of Sciences [Beijing] (CAS)
Florida International University [Miami] (FIU)
Leipzig University
Botanique et Modélisation de l'Architecture des Plantes et des Végétations (UMR AMAP)
Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad)-Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD [France-Sud])-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)
Grant Agency of the Czech Republic 1913103S
Station d'écologie théorique et expérimentale (SETE)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP)
Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)
Université Paul-Valéry - Montpellier 3 (UPVM)-Centre international d'études supérieures en sciences agronomiques (Montpellier SupAgro)-École pratique des hautes études (EPHE)
Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD [France-Sud])-Institut national d’études supérieures agronomiques de Montpellier (Montpellier SupAgro)
Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)
University of Natural Resources and Life Sciences (BOKU)
University of Göttingen - Georg-August-Universität Göttingen
Leiden University
Source :
New Phytologist, 232(3), New Phytologist, New Phytologist, 2021, 232 (3), pp.1123-1158. ⟨10.1111/nph.17072⟩, New Phytologist 232 (2021) 3, New Phytologist, Wiley, 2021, 232 (3), pp.1123-1158. ⟨10.1111/nph.17072⟩
Publication Year :
2021

Abstract

International audience; The effects of plants on the biosphere, atmosphere and geosphere are key determinants of terrestrial ecosystem functioning. However, despite substantial progress made regarding plant belowground components, we are still only beginning to explore the complex relationships between root traits and functions. Drawing on the literature in plant physiology, ecophysiology, ecology, agronomy and soil science, we reviewed 24 aspects of plant and ecosystem functioning and their relationships with a number of root system traits, including aspects of architecture, physiology, morphology, anatomy, chemistry, biomechanics and biotic interactions. Based on this assessment, we critically evaluated the current strengths and gaps in our knowledge, and identify future research challenges in the field of root ecology. Most importantly, we found that belowground traits with the broadest importance in plant and ecosystem functioning are not those most commonly measured. Also, the estimation of trait relative importance for functioning requires us to consider a more comprehensive range of functionally relevant traits from a diverse range of species, across environments and over time series. We also advocate that establishing causal hierarchical links among root traits will provide a hypothesis-based framework to identify the most parsimonious sets of traits with the strongest links on functions, and to link genotypes to plant and ecosystem functioning.

Details

Language :
English
ISSN :
0028646X and 14698137
Database :
OpenAIRE
Journal :
New Phytologist, 232(3), New Phytologist, New Phytologist, 2021, 232 (3), pp.1123-1158. ⟨10.1111/nph.17072⟩, New Phytologist 232 (2021) 3, New Phytologist, Wiley, 2021, 232 (3), pp.1123-1158. ⟨10.1111/nph.17072⟩
Accession number :
edsair.doi.dedup.....bb4defacbe0772d66d2485b325ee3dd1