在上一章中，我讲到了伊安·鲍德温和其他植物生物学家如何令人信服地表明植物可以利用挥发性化学物质相互交流病原体或食草动物来袭的消息。那么，植物能用根来交流缺水之类的生理状态吗？

我的同行阿里埃勒·诺沃普兰斯基和他在本古里安大学的研究生好奇于植物对环境状况的通信。更具体地说，他们想看看在最佳环境中生长的植株如果种在靠近受到环境胁迫的植株旁边，在行为上是否会有差异。换句话说，处于干旱中的植株是否能给邻居报信，告诉它恶劣的环境即将来临？

他们管这个实验设计叫“分根”。在分根实验中，一棵植株被从花盆中取出，在重新种下的时候把它的根分成两部分，分别种在两个盆（1号盆和2号盆）里。然后，第二棵植株也从花盆中取出，并在重新种下时把根分在两个盆里，其中一半根种在有第一棵植株的盆（2号盆）里，另一半根则种在一个新盆（3号盆）里。这样的两棵植株又可以和第三棵植株串联在一起，这第三棵植株的一半根种在有第二棵植株的盆（3号盆）里，另一半根则种在第4个盆里，以此类推。在他们的研究中一共用了七个盆，串联起6株豌豆（Pisum sativum）。研究者通过改变1号盆的环境，使第一棵豌豆处在人工模拟的干旱之下。通过添加一种叫甘露醇的非活性糖，他们可以马上模拟出干旱环境。植物科学家经常使用甘露醇来诱发植物的干旱反应。

植物体缺水之后最早做出的反应之一，是关闭叶子上叫作气孔的小孔。如果用显微镜观察，气孔看上去就像一张张小嘴。这些小孔可以让光合作用所需的二氧化碳进入植物体，让光合作用的产物氧气逸入大气层。在蒸腾作用中，水蒸气也可以通过开放的气孔逸出。植物会主动开闭气孔，作为对环境的反应。比如植物如果要在干旱时期减少水分损失，就会主动关闭气孔。尽管这显然会放慢光合作用的速度，甚至使光合作用停止，但可以保护水分，让植物适应暂时的缺水状况而存活下来。来自根部的信息可以告诉气孔何时关闭。

豌豆（Pisum sativum）

诺沃普兰斯基及其学生发现，在他们把甘露醇添加到第一个盆的土壤中之后，尽管第一棵豌豆有一半根仍然保持良好的浇水状态，但它还是在15分钟之内关闭了气孔。这样迅速的反应并不令人意外，人们好多年前就知道了。但出乎意料的是，在甘露醇添加到第一个盆之后的15分钟之内，第二棵豌豆的气孔也关闭了，而它有一半根与第一棵豌豆的一半根一同种在同一个浇水良好的花盆中。这个反应使研究团队推测，有一个信号从同一棵植株受到胁迫的根传递到了未受胁迫的根，又导致未受胁迫的根释放了某种化学信号到土壤中，而使邻近的植株知道可能有干旱正在逼近。

当诺沃普兰斯基检查另几棵相邻的豌豆，也就是编号为3、4、5和6的植株时，发现它们叶片上的气孔也在1号盆添加了甘露醇之后关闭了，只是用的时间比较久。换句话说，他们侦测到信号可以从受胁迫的植株到离它最近的未受胁迫植株进行接力传递，从最初的胁迫发生地点一气传到了五个花盆远的植株那里！他们知道这个信息一定是通过土壤传递的，从根系到根系，因为如果把豌豆种在各自的盆中，让相邻的植株根系不接触，那么即使把它们放在很靠近第一棵豌豆的地方，它们的气孔也看不出有任何反应。

诺沃普兰斯基的分根实验设计

诺沃普兰斯基的实验结果并不一定意味着受胁迫的植株会“有意”警告它的邻居。“意图”这个词在植物生物学中显然是个不可靠的概念。尽管这种可能存在的利他行为确实深深扎根（我不是有意使用这个双关语）于演化生物学理论中，特别是在考虑群体适应性的时候，然而根的通信也可以解释为一种植株内的现象。不妨想想一棵树，它的根可以向外扩展到几米远的地方，这时候它的一部分根遇到的土壤非常可能比另一部分根遇到的土壤更干旱。这时候，最先遭遇水分不足的根就可以通过向土壤释放化学信号来警告它的姐妹根，提醒干旱已迫在眉睫，于是整棵树都可以迅速应对这种环境挑战。诺沃普兰斯基研究组又进一步考察了“根际正相互作用”这个概念，最近他们指出，根到根的通信甚至可以调节植物的开花时间。他们的研究表明，把低芥酸油菜植株种在短日照的实验室环境中，花期本来会推迟，但如果另有油菜植株种在诱导开花的长日照环境中，从种有这些油菜的土壤中提取水分去浇灌短日照环境下的油菜，就可以让它们更早开花！尽管这一通信中的具体化学物质还不清楚，但它肯定能被根尝到味道。