Global agriculture is challenged with achieving sustainable food security while the climate changes and the threat of drought increases. Much of the research attention has focused on above-ground plant responses with an aim to improve drought resistance. The hidden half, i.e the root system belowground, is receiving increasing attention as the interface of the plant with the soil. Because roots are a sensing organ for nutrients and moisture, we speculate that crop root system traits can be managed using smart nutrient application in order to increase drought resistance. Roots are known to be influenced both by their underlying genetics and also by responses to the environment, termed root plasticity. Though very little is known about the combined effect of water and nutrients on root plasticity, we explore the possibilities of root system manipulation by nutrient application. We compare the effects of different water or nutrient levels on root plasticity and its genetic regulation, with a focus on how this may affect drought resistance. We propose four primary mechanisms through which smart nutrient management can optimize root traits for drought resistance: 1) overall plant vigor, 2) increased root allocation, 3) influence specific root traits, and 4) use smart placement and timing to encourage deep rooting. In the longer term, we envision that beneficial root traits, including plasticity, could be bred into efficient varieties and combined with advanced precision management of water and nutrients to achieve agricultural sustainability.

中文翻译：

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智能营养应用能否优化植物隐藏的一半以提高抗旱性？

在气候变化和干旱威胁增加的同时，全球农业面临着实现可持续粮食安全的挑战。大部分研究注意力都集中在地上植物的反应上，目的是提高抗旱性。隐藏的一半，即地下的根系，作为植物与土壤的界面越来越受到关注。由于根是营养和水分的感应器官，我们推测可以使用智能营养应用管理作物根系特征，以提高抗旱性。众所周知，根受其潜在遗传学和对环境的反应（称为根可塑性）的影响。尽管人们对水和养分对根部可塑性的综合影响知之甚少，我们探索了通过施肥来操纵根系的可能性。我们比较了不同水或营养水平对根可塑性及其遗传调控的影响，重点关注这可能如何影响抗旱性。我们提出了四种主要机制，通过智能养分管理可以优化根系抗旱性状：1) 整体植物活力，2) 增加根系分配，3) 影响特定的根系特征，以及 4) 使用智能放置和时间安排来鼓励深根。从长远来看，我们设想有益的根系特性，包括可塑性，可以培育成高效的品种，并结合先进的水和养分精确管理，实现农业可持续性。我们比较了不同水或营养水平对根可塑性及其遗传调控的影响，重点关注这可能如何影响抗旱性。我们提出了四种主要机制，通过智能养分管理可以优化根系抗旱性状：1) 整体植物活力，2) 增加根系分配，3) 影响特定的根系特征，以及 4) 使用智能放置和时间安排来鼓励深根。从长远来看，我们设想有益的根系特性，包括可塑性，可以培育成高效的品种，并结合先进的水和养分精确管理，实现农业可持续性。我们比较了不同水或营养水平对根可塑性及其遗传调控的影响，重点关注这可能如何影响抗旱性。我们提出了四种主要机制，通过智能养分管理可以优化根系抗旱性状：1) 整体植物活力，2) 增加根系分配，3) 影响特定的根系特征，以及 4) 使用智能放置和时间安排来鼓励深根。从长远来看，我们设想有益的根系特性，包括可塑性，可以培育成高效的品种，并结合先进的水和养分精确管理，实现农业可持续性。我们提出了四种主要机制，通过智能养分管理可以优化根系抗旱性状：1) 整体植物活力，2) 增加根系分配，3) 影响特定的根系特征，以及 4) 使用智能放置和时间安排来鼓励深根。从长远来看，我们设想有益的根系特性，包括可塑性，可以培育成高效的品种，并结合先进的水和养分精确管理，实现农业可持续性。我们提出了四种主要机制，通过智能养分管理可以优化根系抗旱性状：1) 整体植物活力，2) 增加根系分配，3) 影响特定的根系特征，以及 4) 使用智能放置和时间安排来鼓励深根。从长远来看，我们设想有益的根系特性，包括可塑性，可以培育成高效的品种，并结合先进的水和养分精确管理，实现农业可持续性。