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【编辑推荐】为探究植物间防御信号传递机制，研究人员以甘蓝型油菜（Brassica napus）和菜粉蝶（Pieris brassicae）为模型，研究产卵诱导植物挥发物（OIPVs）的作用。发现 OIPVs 含 α- 蒎烯等成分，可增强邻近植物防御，缩短植物脆弱期，为十字花科作物保护提供新方向。
植物在与植食性昆虫漫长的 “军备竞赛” 中，发展出了一套复杂的防御体系。面对昆虫取食威胁，植物不仅能通过释放 Herbivore-Induced Plant Volatiles（HIPVs，植食性昆虫诱导植物挥发物）启动自身防御，还能借此与邻近植物 “交流”，传递危险信号。然而，相较于研究较为充分的 HIPVs，昆虫产卵这一早期威胁所诱导的 Oviposition-Induced Plant Volatiles（OIPVs，产卵诱导植物挥发物），在植物间防御通讯中的作用却长期未被充分探索。在农业生产中，尤其是十字花科作物面临严重虫害威胁的背景下，揭示 OIPVs 的功能机制，对于开发绿色高效的害虫防治策略至关重要。
为填补这一研究空白，法国农业科学院（INRAE）等机构的研究人员开展了相关研究。他们以全球重要的油料作物甘蓝型油菜（Brassica napus）和专食性害虫菜粉蝶（Pieris brassicae）为研究对象，旨在明确 OIPVs 是否能作为早期预警信号，诱导邻近未受损油菜植株启动防御响应，以及其背后的作用机制。研究成果发表在《Scientific Reports》上。
研究人员主要采用了以下关键技术方法：首先，通过动态顶空采集技术收集不同处理组植物的挥发性有机物（VOCs），运用 Gas Chromatography-Mass Spectrometry（GC-MS，气相色谱 - 质谱联用）对其进行定性和定量分析，以明确 OIPVs 的成分及释放规律；其次，通过幼虫生物量测定，评估植物对菜粉蝶幼虫的防御能力，将幼虫生物量作为衡量植物直接防御投入的指标；此外，利用偏最小二乘判别分析（PLS-DA）等多变量统计方法，分析不同处理组植物挥发物谱的差异，揭示 OIPVs 介导的植物间通讯模式。
产卵诱导植物挥发物影响邻近植物挥发物排放
在卵孵化前（实验第一步），研究人员检测到 44 种挥发性化合物，发现卵侵染植株（E）释放的 α- 蒎烯（α-pinene）、柠檬烯（limonene）和二甲基三硫醚（dimethyl trisulfide）显著高于其他处理组，而水杨酸甲酯（MeSA）含量较低。PLS-DA 分析显示，卵侵染植株与 OIPV 接收植株（RE）的挥发物谱存在相似性，暗示 RE 可能通过感知 OIPVs 改变了自身挥发物排放。
在幼虫取食后（实验第二步），取食 3 天的对照组接收植株（RC）释放的 DMNT（(3E)-4,8 - 二甲基 - 1,3,7 - 壬三烯）、4 - 己烯基乙酸酯（4-hexenyl acetate）和壬醛（nonaldehyde）显著高于 RE 植株；但取食 7 天后，各组植株的总挥发物浓度趋于一致，表明 OIPV 接收植株在防御启动初期优先投入直接防御，后期逐渐增强间接防御。
产卵诱导植物挥发物启动邻近植物防御
幼虫生物量测定结果表明，取食 E 植株和 RE 植株的菜粉蝶幼虫，在接种 3 天和 7 天后的生物量均显著低于取食 RC 植株的幼虫，且 E 与 RE 组间无显著差异。这说明 OIPVs 能够有效启动邻近未受损植株的防御机制，降低后续植食性昆虫的发育性能，其防御效果与直接经历卵侵染的植株相当。
研究表明，甘蓝型油菜能够通过识别菜粉蝶卵沉积，释放包含 α- 蒎烯、二甲基三硫醚和柠檬烯等成分的 OIPVs。这些挥发物作为空气中的早期预警信号，被邻近未受损植株感知后，可诱导其启动防御响应，显著降低后续菜粉蝶幼虫的生物量，从而增强整个植株群体对植食性昆虫的抗性。
研究还发现，OIPV 介导的防御启动存在时间动态性：在幼虫取食初期，OIPV 接收植株的挥发物排放水平低于对照组，但随着取食时间延长，其挥发物谱逐渐与对照组趋同，暗示植物在防御投入上存在直接防御与间接防御的权衡。这种时间上的防御策略调整，可能是植物优化代谢资源分配的一种适应性机制。
该研究首次在十字花科作物中系统揭示了 OIPVs 介导的植物间通讯机制，为理解植物 - 昆虫 - 植物间的化学互作网络提供了新视角。研究结果不仅丰富了植物防御生态学的理论体系，还为农业生产中开发基于 OIPVs 的害虫防治技术提供了重要依据。例如，通过在田间合理布局 “信号植株”，诱导邻近作物启动防御，有望减少化学农药的使用，推动可持续农业的发展。此外，研究中鉴定出的关键挥发物成分（如 α- 蒎烯、二甲基三硫醚等），可作为潜在的生物防治剂或植物防御启动剂，具有广阔的应用前景。
总之，这项研究通过多学科的研究方法，深入解析了植物应对昆虫早期威胁的化学通讯策略，为农业生态保护和害虫综合治理提供了创新思路和科学支撑，有助于在保障作物产量的同时，实现农业生态系统的可持续发展。
