Hortic Res | 安徽农业大学宋传奎教授团队综述：挥发物介导的植物间相互交流—以茶树为例

植物在生长过程中常常面临着多种生物或非生物胁迫，为更好地适应环境，植物释放出大量挥发性物质以应对外界刺激，越来越多的研究表明，这些挥发物可以作为一种信号与其他植物进行交流，目前，已有超过30种植物被证实存在这种现象。胁迫下的植物释放出多种挥发物信号，这些挥发物会激活或抑制邻近植物的某些通路，或者被邻近植物吸收转为其他物质，直接或间接的对尚未来到的威胁做出提前防御。茶树拥有非常丰富的挥发性物质，这不仅造就了茶叶迷人的茶香，同时对于茶树的生长也有重要的生理功能，近年来，茶树中挥发性物质的功能也受到了广泛关注。

2023年9月，Horticulture Research 在线发表了安徽农业大学宋传奎教授团队题为Volatile compound-mediated plant–plant interactions under stress with the tea plant as a model 的研究论文。

本论文以茶树为模型，系统总结了生物胁迫（病菌，虫害）及非生物胁迫（低温，干旱）诱导茶树释放的挥发物及其合成路径，这些挥发物主要分为脂肪酸降解产生的绿叶挥发物，苯丙素类挥发物，萜类挥发物，各种胁迫都可以诱导绿叶挥发物及萜类物质的释放，而苯丙素类物质多在虫害诱导下释放。

本文还探讨了各胁迫下挥发物介导的植物间的交流及作用机制。虫害诱导的挥发性物质可以通过诱导邻近植物释放挥发物，激发邻近植株的JA，SA信号通路，还可以被植物吸收转化为其他抗虫活性物质，进而直接抵御虫害或吸引害虫天敌进行间接防御。病菌诱导的挥发物主要激发邻近植物的JA，SA通路以提高植物的抗菌能力。此外，本文还重点关注了非生物胁迫包括干旱/盐胁迫，低温胁迫诱导的挥发物及其生理功能，干旱/盐胁迫都会使得植物气孔关闭，降低挥发物的合成及释放，研究发现盐胁迫下，挥发物介导的植物交流能增强邻近植物的抗盐能力，其中的具体机制尚待解析，然而干旱胁迫下，挥发物介导的植物交流会降低邻近植物的抗旱能力，干旱诱导的少量水杨酸甲酯在其中其主要作用。低温胁迫诱导释放的橙化叔醇等物质可以被植物吸收转化为其糖苷，或通过激活ICE-CBF通路提高邻近植物的抗寒能力。

最后，本文也展望了该研究领域未来的发展方向，提出关于挥发性物质在植物间交流中尚待解决的问题：1）大部分研究集中于虫害，缺乏病害，以及非生物胁迫诱导的挥发物及其功能的研究；2）植物如何感受并识别挥发物信号尚不清楚；3）提示邻近植物这一行为对释放信号的植物本身是否有益；4）一种胁迫诱导释放多种挥发物，不同胁迫也会诱导某几种相同的挥发物，在这种情况下，邻近植物如何正确识别有用的信号并且做出有效的防御？5）干旱、盐胁迫促进植物气孔关闭，抑制挥发物的释放，邻近植物如何应对；6）胁迫的“记忆”会延续多久，植物如何平衡抗逆及生长？

图1 虫害诱导的挥发物介导的植物间交流作用机制

图2 尚待解决的问题

安徽农业大学茶树生物学与资源利用国家重点实验室博士研究生靳洁阳为本文第一作者，宋传奎教授为该论文通讯作者，慕尼黑工业大学Wilfried Schwab教授，Timothy D. Hoffmann博士也参与了此项工作。

作者团队介绍

挥发物糖苷是茶叶香气形成的物质基础，其生理功能研究滞后严重制约茶叶品质与抗逆协同调控。安徽农业大学宋传奎教授团队长期聚焦茶树次生代谢的生理功能研究，解析了多种重要挥发物糖苷化的分子机制，揭示了其调控茶树病虫害新机制，开拓了其调控植物抗寒新领域。近年来，在Molecular Plant、New Phytologist、Plant Physiology、Plant Journal、Plant Cell ＆Environment 等植物学权威期刊发表论文40余篇，其中4篇入选ESI高被引论文；获国家发明专利授权9项，基于创新理论研发的产品已在多个茶区示范性应用，获中国茶叶学会科学技术一等奖。

文章链接：

‍https://doi.org/10.1093/hr/uhad143

转自：“园艺研究”微信公众号

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