大自然的秘密口令：植物如何与空气“对话”

科学家们将植物在受到威胁时如何利用挥发性有机化合物（VOCs）进行交流的过程形象化了。研究小组发现，植物将这些挥发性有机化合物解释为危险信号，从而引发防御反应。利用创新设备和成像技术，他们确定了特定的挥发性有机化合物以及植物体内首先做出反应的细胞。他们的研究为了解植物错综复杂的交流机制及其面对潜在伤害时的恢复能力提供了深刻的见解。

研究人员通过空气传播的化合物实现了植物与植物之间交流的可视化，确定了激活植物防御威胁的特定信号和细胞反应。

植物在受到机械损伤或昆虫攻击时会向大气中释放挥发性有机化合物（VOC）。未受损的邻近植物会感知到释放的挥发性有机化合物，并将其视为危险线索，从而激活防御反应，抵御即将到来的威胁（图1）。植物之间通过挥发性有机化合物进行空气传播的这一现象于1983年首次被记录下来，此后在30多种不同的植物物种中都观察到了这一现象。然而，从感知挥发性有机化合物到诱导防御的分子机制仍不清楚。

图1：植物在受到昆虫破坏时会向大气释放挥发性有机化合物。完好的邻近植物会感知挥发性有机化合物，并启动先发制人的防御反应来对付昆虫。资料来源：MasatsuguToyota/琦玉大学

植物对话的突破性可视化

由MasatsuguToyota教授（日本埼玉大学）领导的研究小组通过VOCs对植物与植物之间的交流进行了实时可视化，并揭示了VOCs如何被植物吸收，从而启动依赖Ca2+的防御反应，抵御未来的威胁。

这项突破性研究将于2023年10月17日发表在《自然通讯》（NatureCommunications）杂志上。YuriAratani和TakuyaUemura分别作为丰田实验室的博士生和博士后研究员领导了这项工作，并与日本山口大学的KenjiMatsui教授进行了合作。