说起植物的根，人们通常会首先想到它们是通往潮湿、黑暗的地下环境的，想想土豆、山药和萝卜，这些都是根。然而，有许多的植物会将一部分根伸向地上，常春藤用它的根爬上建筑物，巨大的榕树用根来支撑它们那巨大的枝干，那些都是它们的气根。

可能没有人想过，是什么让一些植物在地上生根。有人可能会说，它们生来如此呗。但科学家不会这么“想当然”，他们一定会深究植物长出气根的机制。

在本周发表于《科学》（Science）杂志上的一项研究中，耶路撒冷希伯来大学的伊丹·埃夫罗尼教授（Idan Efroni）和他的团队发现了使空气根发生的隐藏机制。通过将植物的干细胞分解成单个细胞，该团队发现了极为罕见的细胞，当条件成熟时，这些细胞会导致根在空气中生长。

埃夫罗尼解释说：“从表面上看，这些细胞看起来像其他植物细胞，这就是为什么它们在很长一段时间内都没有被发现的主要原因。我们使用新技术，一个接一个地仔细筛选数千个细胞。我们知道，通过找到能够生根的细胞，我们将能够找到启动它们的‘开关’。”

植物由称为分生组织的小器官产生根。通过仔细检查这些独特的细胞，实验室的研究助理那玛·吉尔-亚罗姆博士（Naama Gil Yarom）能够在形成分生组织的过程中捕捉到它们，并识别在过渡点活跃的基因。其中一个基因特别突出，当研究人员使用CRISPR（基因编辑技术）删除该基因时，这些植物失去了产生气生根的能力。

当埃夫罗尼和他的团队研究基因组时，他们大吃一惊，因为在控制气根生长的基因旁边是一个非常相似的基因。“我们从之前的研究中立即认识到这个相似的基因是控制地下根系形成的基因，”埃夫罗尼说，“我们刚刚偶然发现了控制根系形成的中心枢纽。”事实上，当研究人员禁用这个相似的基因时，这些植物根本无法生长任何根。

通过追踪这些基因的进化，研究小组发现许多主要作物，如红薯、豆类、番茄、水稻、玉米和小麦，都有这种双重根系控制系统。埃夫罗尼解释说：“长出气根的能力对植物非常有利。如果地下根系被淹没或损坏，这种植物可以长出气根并在袭击中存活下来。”植物很早就进化出了这种能力。

然而，在自然界有益的东西实际上可能在农业中成为不利因素。许多作物是嫁接的，这意味着某种被嫁接的植物，可能有着两种根系系统，一种地下根系，一种地上气根根系。如果嫁接的植物顶部长出气根，它们可能会“逃走”，或者以“寄生”的方式生长在被嫁接的植物枝头上，使得所有嫁接的努力无效。。

然而，多亏了埃夫罗尼和他的团队的发现，我们知道应该瞄准哪些基因，并且可以创造出不会长出气根的植物，这使得嫁接的实践更加有效。

展望未来，该小组计划修改根控制簇的DNA代码，以定制地上和地下根系。正如埃夫罗尼总结的那样，“在以色列和世界上其他土地贫瘠的地方，为了最大限度地利用我们的土地，我们需要优化我们的粮食作物种植和利用资源的方式。这是一项艰巨而复杂的任务，而我们正在逐步实现。”

总结：科学家们发现了控制植物长出地上气根的关键基因，还偶然发现了控制植物长出地下根的基因。气根的生长对作物嫁接来说不是好事，科学家们可以通过关闭关键基因，阻止气根的生长。

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