為什麼插枝的時候，新的根總是在切斷處附近長出來？

玩過插枝嗎？植物最讓人覺得厲害的地方就是，只要剪下一條枝條插進土裡，過一段時間就會長成一株新的植物。有時候難免會想，如果我們也可以透過類似的方法來製作分身，這樣工作效率不知道會不會提高？

當然，想歸想，實際上是不可能達成的。但是，如果在插枝的過程中，曾經好奇把枝條拔起來看看的話（雖然我做過，但不建議這樣做囉），就會看到在枝條的截斷處，開始長出新的根（稱為「不定根」，adventitious roots）。

是否曾想過，為何不定根總是在枝條的截斷處附近長出來呢？最近的一個研究成果，解釋了部分的疑惑。

研究團隊使用阿拉伯芥（Arabidopsis thaliana）為材料。他們選取5天大的幼苗，從胚軸與根的連接處將整個根系移除。然後，將胚軸與子葉移到新的培養基上，提供持續光照，來進行觀察。

左：野生種。中：無法將IBA轉為IAA的突變植物。右：細胞分裂素下降或IBA增加的植物。圖片取自Developmental Cell

他們發現，在傷口附近有一些基因的表現開始上升，包括了合成生長素（auxin）的酵素以及關掉細胞分裂素（cytokinin）信號的蛋白質KMD2。

其中，合成生長素的酵素表現量上升，將更多的IBA（吲哚-3-丁酸）轉化為有活性的生長素IAA；當IAA濃度提高，就會促進新的根的產生。

但是，為什麼要讓KMD2表現量上升呢？原來，細胞分裂素會透過促進運輸蛋白TOB1的表現，來抑制根的形成。當TOB1變多的時候，就會有更多的IBA被運到液泡中，這樣能被酵素轉化為IAA的IBA就變少了。而IAA變少也就意味著新的根就長不出來了。

那麼KMD2在這中間扮演什麼角色呢？研究團隊發現，KMD2主要是透過促進「B型ARR蛋白」的分解，讓細胞分裂素的信號被「消音」。所以，當研究團隊讓KMD2大量表現的時候，植物就會形成更多的不定根、而且形成不定根的區域也擴大了；相對的，少了KMD基因的植物，不定根的形成就變少了。

另外，研究團隊也發現，大量表現KMD2的植物，對IBA更敏感，產生更多不定根；這意味著KMD2應該是在IBA的上游。另外，大量表現KMD2的植物，它的TOB1就變少了，這顯示KMD2的「黑手」對TOB1的表現也有影響。

總而言之，他們發現在植物長出不定根的過程中，KMD2擔任重要的角色。它透過抑制細胞分裂素信號、影響IBA代謝以及TOB1的表現，來調節生長素與細胞分裂素產生的位置，從而決定不定根到底要從哪裡長出來。

參考文獻：

Damodaran, S., & Strader, L. C. (2024). Factors governing cellular reprogramming competence in Arabidopsis adventitious root formation. Developmental Cell, 59(1), 1-14. https://doi.org/10.1016/j.devcel.2024.06.019