跳动城乡网在地面上，植物向太阳伸展。在地下，植物在地下形成隧道。当根从周围土壤中吸收水分和养分时，它们会生长并伸展，形成独特的根系结构。根系结构决定了根是留在浅土层中还是生长得更陡并到达更深的土层。
根系对于植物生存和生产力至关重要，决定植物获取养分和水的能力，从而决定植物抵御养分枯竭和干旱等极端天气的能力。
现在，索尔克科学家已经确定了一种众所周知的植物激素在控制根部生长角度方面的关键作用。这项发表在《细胞报告》上的研究首次证明这种名为乙烯的激素参与调节塑造根系的侧根角度，这一发现为植物科学家优化根系提供了启示。
索尔克利用植物计划的研究人员现在计划以乙烯信号通路为目标，努力设计能够承受气候变化和干旱等环境压力的植物和作物，并从大气中去除二氧化碳并将其储存在地下深处，以帮助减缓气候变化。
资深作者、教授沃尔夫冈·布施(WolfgangBusch)表示：“深根可以在土壤中实现更持久的碳储存，并使植物更能抵抗干旱，因此控制根部生长深度的能力对于寻求设计更好的根系系统的科学家来说确实令人兴奋。”，利用植物倡议执行董事，索尔克植物科学赫斯。
“我们特别兴奋的是，我们发现的途径在许多类型的植物中都是保守的，这意味着我们的发现可以广泛应用于优化所有陆地植物的根结构，包括粮食、饲料和燃料作物。”
环境因素(例如平均降雨量或某些营养素的丰度)会影响植物根系的形状。根部生长的角度在整体根部结构中产生不同的结果，水平根部角度创建较浅的根系，垂直根部角度创建更深的根系。但科学家们并不清楚这些根角是如何在分子水平上确定的。
过去，生长素和细胞分裂素等植物激素与根生长角度有关，但人们对这种联系的机制仍知之甚少。在寻找参与设定根部生长角度的分子和途径时，研究小组对拟南芥(芥菜科的一种小型开花杂草)进行了基因筛选，以了解根系对数千个分子做出反应的变化。
“我们注意到这种名为甲苯咪唑的分子使根部更加水平生长，”第一作者、布希实验室前博士后研究员何文荣说。“当我们寻找甲苯咪唑与哪些目标蛋白或途径相互作用以产生这种效果时，我们发现它是乙烯信号传导——乙烯在根系结构中发挥如此重要的作用，这真的很有趣。”
研究小组观察到，整个乙烯信号通路的基因响应甲苯咪唑而被激活，反过来，该通路又导致根系生长发生变化。对这种关系的生化研究表明，甲苯咪唑可抑制名为CTR1的蛋白激酶的活性。这种酶负向调节乙烯信号传导，进而促进浅根系统。
“由于乙烯信号传导是陆地植物中广泛保守的过程，因此对根系工程来说，对乙烯途径是一种非常有前途的技术，”Busch说。“希望现在我们能够利用这个工具使农作物物种更具弹性，并创造索尔克理想植物，在地下封存更多碳，以帮助应对气候变化。”
乙烯在根系结构中的新发现引发了新的问题，包括是否存在另一种分子(与甲苯咪唑不同)使根系更深，或者在已经详细分类的乙烯信号通路中是否存在可以最有效地靶向的特定基因促进农作物和索尔克理想植物更深的扎根。
