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。但科學家不會這么“想當然”，他們一定會深究植物長出氣根的機制。

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

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都沒有被發現的主要原因。我們使用新技術，一個接一個地仔細篩選數千個細胞。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’。”

植物由稱為分生組織的小器官產生根。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，當研究人員使用CRISPR（基因編輯技術）刪除該基因時，這些植物失去了產生氣生根的能力。

當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。“我們從之前的研究中立即認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，“我們剛剛偶然發現了控制根系形成的中心樞紐。”事實上，當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，研究小組發現許多主要作物，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。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。”植物很早就進化出了這種能力。

然而，在自然界有益的東西實際上可能在農業中成為不利因素。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，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現，我們知道應該瞄準哪些基因，并且可以創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。這是一項艱巨而復雜的任務，而我們正在逐步實現。”

總結：科學家們發現了控制植物長出地上氣根的關鍵基因，還偶然發現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，科學家們可以通過關閉關鍵基因，阻止氣根的生長。

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