植物的嗅觉机制：植物挥发性通讯依赖于KAI2介导的信号通路

挥发性有机化合物在植物间的交流中扮演重要角色。了解其感知机制对了解植物通讯机制很重要。Stirling等人通过矮牵牛花雌蕊中Karrikin敏感受体KAI2确定了挥发性化合物(−)-germacrene D的感知机制，并与下游信号蛋白和转录靶点联系起来。干扰其中一些组分的功能会影响挥发物介导的通讯和植物适应性。

　　

各种生物释放挥发性有机化合物 (VOC) 参与介导种内和种间通讯。对植物来说，释放挥发性有机化合物在吸引传粉媒介和其他有益生物、保护植物免受侵害以及抵御非生物胁迫方面发挥着关键作用。VOC作为植物与植物、植物与微生物相互作用以及植物内信号传导的一部分，接收者必须解密化学语言以区分信号与背景气味并对特定的 VOC 线索做出反应——感知挥发物和下游信号传导是通信的重要组成部分。缺乏在接收植物中感知状态的可靠分子标记减缓了植物嗅觉研究的进展。人们对植物如何感知挥发性有机化合物并触发细胞反应以增强其恢复能力和整体健康状况知之甚少。

普渡大学的研究人员在新一期《Science》期刊上发表了一项研究，介绍了植物如何通过空气中的化学信号进行“交流”，这对于它们的生长、繁衍和适应环境非常重要。研究者们在矮牵牛花中发现了一个特殊的机制，这个机制让植物能够通过一种叫做KAI2的受体来感知感知到一种名为(−)-germacrene D（大牛儿烯D）的挥发性萜类化合物。这些挥发性的有机化合物就像是植物间的“秘密信号”，在植物生殖器官发育过程中具有类激素功能，帮助它们在需要的时候做出适当反应。当PhKAI2ia接收到这个信号时，会触发KAI2介导的信号级联并影响植物做出响应，这些反应最终会影响到植物的健康状况和繁殖能力。这项研究还发现，这种信号传递过程需要一种名为MAX2的蛋白质参与。MAX2蛋白质帮助“标记”一种名为SMAX1的转录抑制因子，使其被降解，从而允许植物基因的表达改变，响应外界信号。

研究揭示了KAI2受体的作用，阐明了KAI2依赖的信号通路在挥发性通讯中的作用，表明挥发性物质的感知是特定化合物的，并且影响植物的适应性，为植物嗅觉和潜在内源性KAI2配体的本质这一长期问题提供了新的见解。研究揭示了植物如何通过空气中的化学物质进行复杂的信息传递，这对于植物的生长和适应环境具有重要意义。这一发现不仅增进了我们对植物交流方式的理解，也可能对农业和生态保护等领域产生影响。