綠葉揮發物是植物對威脅的快速反應。 Star61/維基共享資源, CC BY-SA
您是否曾想過，當您修剪草坪或剪下花莖時，那種尖銳的綠色氣息會撲向您的鼻子？那些是 綠葉揮發物，或 GLV：容易蒸發的油，植物用來與其他植物溝通並防禦食草動物或細菌或真菌等病原體。
幾乎所有綠色植物都能快速 合成並釋放GLV 當受到攻擊時，既可以直接抵禦攻擊者，也可以間接吸引昆蟲等食草動物的捕食者，並啟動植物的其他防禦機制。研究人員知道 GLV 在保護植物方面發揮著重要作用，但它們如何發揮作用仍不清楚。
我是一個 生物化學研究員，並透過之間的合作 王實驗室 和 斯特拉特曼實驗室 在南卡羅來納大學，我和我的同事研究植物細胞如何利用綠葉揮發物。在我們的 最近發表的研究，我們確定了 GLV 用於誘導番茄細胞防禦反應的潛在訊號路徑。我們的最終目標是找到使用 GLV 控制農業害蟲以實現清潔農業的方法。
植物的防禦系統
植物採用許多防禦系統來保護自己。這 第一道防線 涉及檢測微生物入侵者和損害的存在 損傷相關分子模式（DAMP），它們是受損或死亡細胞釋放的分子。
當細胞識別出 DAMP 時，它會觸發免疫反應並促進修復機制。這也導致 鈣離子濃度的變化，進一步活化免疫相關基因和蛋白質。 DAMP 還 開啟蛋白質 在許多激活其他防禦反應的壓力訊號通路中很常見。 植物有多種防御手段。
許多研究表明， 效果 GLV 是 像 阻尼器。因此，我和我的團隊想證明 GLV 是否也可以充當 DAMP。
為此，我們研究了番茄細胞中哪些蛋白質被打開或關閉。透過化學過程改變蛋白質的結構，稱為 磷酸化 打開或關閉它。蛋白質磷酸化在調節大量細胞過程中發揮核心作用，並涉及許多訊號傳遞途徑。 研究磷酸蛋白質組番茄細胞的一個系統中磷酸化的所有蛋白質可以幫助我們比較 GLV 和 DAMP 的訊號路徑。
我們發現許多參與綠葉揮發性訊號路徑的蛋白質都參與調節壓力。其中包括 DAMP 訊號通路的許多組成部分，支持我們的假設，即 GLV 在激活防禦反應方面與 DAMP 一樣發揮作用。
在農業使用 GLV
農業常常對自然資源和環境帶來巨大壓力。例如，使用傳統農藥可能會導致 環境退化和害蟲抗性.
生物農藥 作為一種毒性較小的替代品，越來越受歡迎。這些是天然存在的生物體或化合物，可抑制害蟲的生長和傳播。例如， 揮發性有機化合物 來自植物的生物農藥已被證明可以減少使用合成殺蟲劑來控制儲存糧食中的害蟲。
因此，GLVs也可能是農業中有效的生物農藥。一項研究表明，GLV 可以吸引一種植物害蟲，即 小蜜蜂 甲蟲， 以 一種侵入性且難以控制的雜草， 酸模。此外，對野生菸草植物的實地研究發現，釋放GLV可以吸引食草動物的天敵。這些食草動物競爭者的存在不僅可以控制害蟲，還可以 增加受感染植物的產量.
透過進一步的研究，我們相信 GLV 具有自然控制害蟲和支持永續農業的潛力。
薩西蒙塔坎·塔納蘇旺古爾，博士。生物化學候選人， 南卡羅來納大學
