根系对农业产量的重要性常常被低估。根系能否有效获取水分和养分，也决定了重要作物对干旱和气候变化的抵御能力。波恩大学和博洛尼亚大学()的研究人员在大麦中发现并描述了一种突变体：它的根部向下生长的速度比平时快得多。这一发现可能为培育更多抗旱品种提供了一个起点。该研究现已发表在PNAS 上。

大麦是最重要的谷物之一。它的用途范围从酿造啤酒到碎粒、珍珠大麦、大麦片和大麦粉。博洛尼亚大学的 Silvio Salvi 教授领导的研究人员前段时间发现了一种不同寻常的大麦突变体：它的根不像通常那样向侧面蔓延，而是直接向下生长。研究人员将这种突变体称为“超向重力性”，这意味着它比其同类更强烈地遵循重力。由波恩大学作物科学与资源保护研究所 (INRES) 的 Frank Hochholdinger 教授和 Salvi 教授领导的团队与其他同事一起调查了根本原因。

研究人员将突变体的基因组与正常生长的大麦植物进行了比较。他们在第 5 号染色体上发现了一个突变，他们将其命名为“增强的向重力性 2”(egt2)，意思是“增强的重力方向”。2 表示该团队还在进行另一项关于类似突变(egt1)的研究。研究人员通过使用 CRISPR/Cas9 基因剪刀在正常大麦植物中人为地产生这种突变，证明了 egt2 确实负责根的垂直生长。波恩大学作物科学与资源保护研究所 (INRES) 的主要作者 Gwendolyn K. Kirschner 博士报告说：“结果显示了根的相似外观。” “这使我们能够证明我们已经确定了正确的基因。”

MRI 扫描仪的根源

研究人员在发芽纸或土壤中种植小大麦植物，并使用扫描仪和特殊软件记录根角。他们还使用了 Forschungszentrum Jülich 的资源：在那里，大麦种植在适合 MRI 扫描仪的特殊“花盆”中。研究人员利用磁共振成像技术“透视”了土壤，并以这种方式记录了根部的生长情况。

具有 egt2 突变的植物对重力的影响比正常标本要敏感得多。研究人员通过将大麦幼苗的根部与重力方向成 90 度角来证明这一点。“这导致突变体的根部在重力方向上比没有这种突变的比较样本明显更多，”Kirschner 博士说。

相比之下，没有 egt2 突变的根：它向外生长，打开更大体积的土壤以寻找养分。信用：格温多琳·克什纳

突变很少见

突变不经常发生。“许多突变体的根较短或缺失，”Hochholdinger 说。“但是具有不同根角的突变是一个相对罕见的发现。” 通过与英国诺里奇约翰英尼斯中心的研究人员合作，该团队能够证明小麦植物中也存在非常相似的突变体。“这表明该基因在进化上是保守的，”Hochholdinger 报告说。这意味着该基因不仅在大麦中发挥着重要作用，而且在其他重要谷物中也发挥着重要作用。霍克霍金格：“所以值得仔细看看。”

据研究人员称，突变的发现为培育新品种提供了一个潜在的起点。“在更深的地方利用水资源和移动养分时，更陡峭的根是有利的，”Hochholdinger 解释说。相反，宽度增长的根系可以穿透更大体积的土壤，因此可以在更大的面积上获取养分，并为植物提供更好的稳定性。因此，哪种根系为高产提供更好的条件取决于个体位置。在较干燥的地区，这可能是更陡峭的根部，而在营养更贫乏的地区，它可能是较浅的八字形根部。

培育抗旱品种的起点

“到目前为止，在育种过程中，根系在很大程度上被忽视了，”Hochholdinger 说。但随着气候变化导致干旱增加，根系的结构在未来可能会变得非常重要。然后具有垂直根的突变体可以在产生适应气候变化的品种方面发挥作用。研究人员尚未能够破译该基因的确切分子功能。然而，目前波恩大学的研究人员正在研究 EGT2 蛋白参与哪些信号通路。