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說起植物的根，人們通常會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，巨大的榕樹用根來支撐它們那巨大的枝干，那些都是它們的氣根。

可能沒有人想過，是什么讓一些植物在地上生根。有人可能會說，它們生來如此唄。但科學(xué)家不會這么“想當(dāng)然”，他們一定會深究植物長出氣根的機制。

在本周發(fā)表于《科學(xué)》（Science）雜志上的一項研究中，耶路撒冷希伯來大學(xué)的伊丹·埃夫羅尼教授（Idan Efroni）和他的團隊發(fā)現(xiàn)了使空氣根發(fā)生的隱藏機制。通過將植物的干細胞分解成單個細胞，該團隊發(fā)現(xiàn)了極為罕見的細胞，當(dāng)條件成熟時，這些細胞會導(dǎo)致根在空氣中生長。

埃夫羅尼解釋說：“從表面上看，這些細胞看起來像其他植物細胞，這就是為什么它們在很長一段時間內(nèi)都沒有被發(fā)現(xiàn)的主要原因。我們使用新技術(shù)，一個接一個地仔細篩選數(shù)千個細胞。我們知道，通過找到能夠生根的細胞，我們將能夠找到啟動它們的‘開關(guān)’。”

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

當(dāng)埃夫羅尼和他的團隊研究基因組時，他們大吃一驚，因為在控制氣根生長的基因旁邊是一個非常相似的基因?！拔覀儚闹暗难芯恐辛⒓凑J識到這個相似的基因是控制地下根系形成的基因，”埃夫羅尼說，“我們剛剛偶然發(fā)現(xiàn)了控制根系形成的中心樞紐?！笔聦嵣?，當(dāng)研究人員禁用這個相似的基因時，這些植物根本無法生長任何根。

通過追蹤這些基因的進化，研究小組發(fā)現(xiàn)許多主要作物，如紅薯、豆類、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：“長出氣根的能力對植物非常有利。如果地下根系被淹沒或損壞，這種植物可以長出氣根并在襲擊中存活下來?！敝参锖茉缇瓦M化出了這種能力。

然而，在自然界有益的東西實際上可能在農(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出氣根，它們可能會“逃走”，或者以“寄生”的方式生長在被嫁接的植物枝頭上，使得所有嫁接的努力無效。。

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

展望未來，該小組計劃修改根控制簇的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。這是一項艱巨而復(fù)雜的任務(wù)，而我們正在逐步實現(xiàn)?！?/p>

總結(jié)：科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了控制植物長出地上氣根的關(guān)鍵基因，還偶然發(fā)現(xiàn)了控制植物長出地下根的基因。氣根的生長對作物嫁接來說不是好事，科學(xué)家們可以通過關(guān)閉關(guān)鍵基因，阻止氣根的生長。

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