植物虽然不会像动物一样发出叫声，但它们彼此间也会“交谈”。近日，日本的研究人员在植物通讯领域取得了突破性的成果，捕捉到了植物对邻居传输的危险信号做出反应的实时镜头。
自20世纪80年代以来，科学家们就了解植物有防御反应，并确定了至少80个在危机情况下发挥防御作用的物种。然而，植物究竟如何从邻居那里接收到这种危险信号仍然笼罩在神秘之中。
这项由埼玉大学分子生物学家Yuri Aratani和Takuya Uemura领导的研究发表在《自然-通讯》（Nature Communications）杂志上。该研究的突破在于观察未受损的植物对遭受机械损伤或昆虫攻击的其它植物释放的挥发性有机化合物（VOC）的反应。
“植物感知受到机械或食草动物损坏的邻近植物释放的挥发性有机化合物，并引发各种防御反应。这种植物间的通讯可以保护植物免受环境威胁。”作者解释道。
在这项研究中，科学家使用了一个气泵，该气泵连接到一个装有叶子和毛毛虫的容器，以及另一个装有拟南芥（芥菜科常见杂草）的盒子。
毛毛虫以从番茄和拟南芥摘下的叶子为食，研究人员捕获了第二棵完好、无昆虫侵害的拟南芥植物对危险信号的反应。
为了易于观察，受体拟南芥植物不是普通植物，它经过基因工程改造，其细胞含有生物传感器，当检测到钙离子流入时，该生物传感器会发出绿色荧光。
使用荧光显微镜，研究小组可以监测未受损植物在接收到受损叶子释放的VOC后的反应。
当VOC笼罩未受损的植物时，研究小组发现了一种生动的反应，未受损的植物接受到了受伤邻居的信息，并发出一阵阵的钙信号回应，这些信号在它们伸展的叶子上荡漾。
If #plants could talk, they’d do so thru chemical signals about predators (aphids, caterpillars, gardeners with shears/pesticides…). Plants CAN talk (which we’ve known), but molecular biologists at Saitama University in Japan caught it 1st on film. https://t.co/44gXzMerK5 pic.twitter.com/DcLAlV1iti
— HoneyGirlGrows (@HoneyGirlGrows) January 20, 2024
研究人员通过分析空气中的化合物，发现化合物Z-3-HAL和E-2-HAL充当拟南芥中钙信号的关键诱导剂。
通过进一步的研究，研究人员确定拟南芥的保卫细胞、叶肉细胞和表皮细胞是对危险提示的最初反应者。当暴露于Z-3-HAL时，保卫细胞在植物表面形成气孔，迅速产生钙信号，随后是叶肉细胞。
此外，接受关闭气孔的植物激素预处理的植物钙信号传导显着减少，这表明气孔类似于植物“鼻孔”，用于解码和放大空气传播的信息。
日本埼玉大学分子生物学家、该研究的资深作者Masatsugu Toyota表示：“我们终于揭示了植物何时、何地以及如何对来自受威胁邻居的空中‘警告信息’做出反应的复杂故事。”
“这个飘逸的通信网络隐藏在我们的视野之外，在及时保护邻近植物免受迫在眉睫的威胁方面发挥着关键作用。”他说。
