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說(shuō)起植物的根，人們通常會(huì)首先想到它們是通往潮濕、黑暗的地下環(huán)境的，想想土豆、山藥和蘿卜，這些都是根。然而，有許多的植物會(huì)將一部分根伸向地上，常春藤用它的根爬上建筑物，巨大的榕樹(shù)用根來(lái)支撐它們那巨大的枝干，那些都是它們的氣根。

可能沒(méi)有人想過(guò)，是什么讓一些植物在地上生根。有人可能會(huì)說(shuō)，它們生來(lái)如此唄。但科學(xué)家不會(huì)這么“想當(dāng)然”，他們一定會(huì)深究植物長(zhǎng)出氣根的機(jī)制。

在本周發(fā)表于《科學(xué)》（Science）雜志上的一項(xiàng)研究中，耶路撒冷希伯來(lái)大學(xué)的伊丹·埃夫羅尼教授（Idan Efroni）和他的團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)了使空氣根發(fā)生的隱藏機(jī)制。通過(guò)將植物的干細(xì)胞分解成單個(gè)細(xì)胞，該團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)了極為罕見(jiàn)的細(xì)胞，當(dāng)條件成熟時(shí)，這些細(xì)胞會(huì)導(dǎo)致根在空氣中生長(zhǎng)。

埃夫羅尼解釋說(shuō)：“從表面上看，這些細(xì)胞看起來(lái)像其他植物細(xì)胞，這就是為什么它們?cè)诤荛L(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)都沒(méi)有被發(fā)現(xiàn)的主要原因。我們使用新技術(shù)，一個(gè)接一個(gè)地仔細(xì)篩選數(shù)千個(gè)細(xì)胞。我們知道，通過(guò)找到能夠生根的細(xì)胞，我們將能夠找到啟動(dòng)它們的‘開(kāi)關(guān)’?！?/p>

植物由稱(chēng)為分生組織的小器官產(chǎn)生根。通過(guò)仔細(xì)檢查這些獨(dú)特的細(xì)胞，實(shí)驗(yàn)室的研究助理那瑪·吉爾-亞羅姆博士（Naama Gil Yarom）能夠在形成分生組織的過(guò)程中捕捉到它們，并識(shí)別在過(guò)渡點(diǎn)活躍的基因。其中一個(gè)基因特別突出，當(dāng)研究人員使用CRISPR（基因編輯技術(shù)）刪除該基因時(shí)，這些植物失去了產(chǎn)生氣生根的能力。

當(dāng)埃夫羅尼和他的團(tuán)隊(duì)研究基因組時(shí)，他們大吃一驚，因?yàn)樵诳刂茪飧L(zhǎng)的基因旁邊是一個(gè)非常相似的基因。“我們從之前的研究中立即認(rèn)識(shí)到這個(gè)相似的基因是控制地下根系形成的基因，”埃夫羅尼說(shuō)，“我們剛剛偶然發(fā)現(xiàn)了控制根系形成的中心樞紐?！笔聦?shí)上，當(dāng)研究人員禁用這個(gè)相似的基因時(shí)，這些植物根本無(wú)法生長(zhǎng)任何根。

通過(guò)追蹤這些基因的進(jìn)化，研究小組發(fā)現(xiàn)許多主要作物，如紅薯、豆類(lèi)、番茄、水稻、玉米和小麥，都有這種雙重根系控制系統(tǒng)。埃夫羅尼解釋說(shuō)：“長(zhǎng)出氣根的能力對(duì)植物非常有利。如果地下根系被淹沒(méi)或損壞，這種植物可以長(zhǎng)出氣根并在襲擊中存活下來(lái)?！敝参锖茉缇瓦M(jìn)化出了這種能力。

然而，在自然界有益的東西實(shí)際上可能在農(nóng)業(yè)中成為不利因素。許多作物是嫁接的，這意味著某種被嫁接的植物，可能有著兩種根系系統(tǒng)，一種地下根系，一種地上氣根根系。如果嫁接的植物頂部長(zhǎng)出氣根，它們可能會(huì)“逃走”，或者以“寄生”的方式生長(zhǎng)在被嫁接的植物枝頭上，使得所有嫁接的努力無(wú)效。。

然而，多虧了埃夫羅尼和他的團(tuán)隊(duì)的發(fā)現(xiàn)，我們知道應(yīng)該瞄準(zhǔn)哪些基因，并且可以創(chuàng)造出不會(huì)長(zhǎng)出氣根的植物，這使得嫁接的實(shí)踐更加有效。

展望未來(lái)，該小組計(jì)劃修改根控制簇的DNA代碼，以定制地上和地下根系。正如埃夫羅尼總結(jié)的那樣，“在以色列和世界上其他土地貧瘠的地方，為了最大限度地利用我們的土地，我們需要優(yōu)化我們的糧食作物種植和利用資源的方式。這是一項(xiàng)艱巨而復(fù)雜的任務(wù)，而我們正在逐步實(shí)現(xiàn)?！?/p>

總結(jié)：科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了控制植物長(zhǎng)出地上氣根的關(guān)鍵基因，還偶然發(fā)現(xiàn)了控制植物長(zhǎng)出地下根的基因。氣根的生長(zhǎng)對(duì)作物嫁接來(lái)說(shuō)不是好事，科學(xué)家們可以通過(guò)關(guān)閉關(guān)鍵基因，阻止氣根的生長(zhǎng)。

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