美國斯坦福大學研究人員正在研究操縱植物生物過程的方法，以幫助它們(men) 在各種條件下更有效地生長。他們(men) 設計了一係列合成遺傳(chuan) 回路，能控製不同類型植物細胞的生長。在最近發表於(yu) 《科學》雜誌的一篇論文中，介紹了他們(men) 用這些工具來種植具有改良根結構的植物。這些方法有助於(yu) 設計出能更好地從(cong) 土壤中收集水分和養(yang) 分的作物，並為(wei) 設計、測試和改進植物中其他功能的遺傳(chuan) 回路提供了框架。

　　全球糧食生產(chan) 日益受到氣候變化的影響，隨著洪水、幹旱和極端熱浪越來越普遍，作物需要能更快地適應變化的環境。

　　為(wei) 了實現對植物行為(wei) 的精細控製，研究團隊構建了合成DNA。該DNA像計算機代碼一樣工作，具有指導決(jue) 策過程的邏輯門。在這種情況下，他們(men) 使用這些邏輯門來指定某些細胞表達某些基因，從(cong) 而使在不改變植物其餘(yu) 部分的情況下調整根係中的分支數量。

　　植物根係的深度和形狀會(hui) 影響它從(cong) 土壤中提取不同資源的效率。例如，具有許多分枝的淺根係更善於(yu) 吸收磷（停留在地表附近），而在底部分枝的較深根係更善於(yu) 收集水和氮。使用這些合成遺傳(chuan) 回路，研究人員可設計、種植並測試各種根係，從(cong) 而為(wei) 不同的環境創造出最有效的作物。在未來，還能賦予植物自我優(you) 化的能力。

　　研究人員設計了1000多個(ge) 潛在回路，以操縱植物中的基因表達。他們(men) 發現了188種有效設計，正在將這些設計上傳(chuan) 到合成DNA數據庫，供其他科學家使用。

　　研究人員在煙草植物的葉子中測試了一種回路，觀察能否讓葉細胞產(chan) 生一種在水母中發現的發光蛋白質。此外，他們(men) 還使用其中一種回路來創建邏輯門，該邏輯門能在精確定義(yi) 的擬南芥根細胞中修改特定發育基因的表達。實驗證明，該回路可改變擬南芥根係的生長結構。

　　研究人員稱，氣候變化正在改變植物生長的環境，而種植是人類獲取食物、燃料、纖維和藥物原材料的基本途徑。這項工作旨在幫助人類在環境條件變得惡劣時，也擁有可種植的品種。（張夢然）