综述：挥发性异戊二烯如何提高植物耐热性

本综述系统阐述了挥发性异戊二烯（主要为异戊二烯和单萜）通过降低活性氧（ROS）水平、保护叶绿体膜超微结构、维持光合作用与初级代谢、诱导热激蛋白（HSPs）及调控Ca2+信号通路等机制增强植物耐热性的最新进展，为开发基于异戊二烯的作物抗高温策略提供理论依据。

　　

Highlights

高温响应与功能机制
植物在高温胁迫下显著增加异戊二烯（isoprene）和单萜（monoterpenes）的排放。这些挥发性化合物通过多重途径提升植物耐热性：1）直接清除活性氧（ROS），减少氧化损伤；2）稳定类囊体膜结构，保护光合系统II（PSII）功能；3）维持糖类代谢和能量供应；4）诱导热激蛋白（HSPs）表达，增强蛋白质稳态。

信号分子作用新发现
最新研究表明，异戊二烯可作为信号分子激活Ca²⁺依赖的信号级联反应，通过磷酸化丝裂原活化蛋白激酶（MAPKs）调控耐热相关基因表达。这一发现揭示了异戊二烯非代谢依赖性的调控机制，为作物抗逆育种提供新靶点。

Abstract

跨尺度保护网络
异戊二烯通过物理化学与分子生物学双重机制构建耐热防御网络：在细胞层面，其疏水性特性嵌入膜脂双层，抑制高温诱导的膜流动性异常；在分子层面，激活Ca²⁺-CDPK-MAPK信号轴，上调HSP70和抗氧化酶基因表达。这种"代谢-信号"双轨模式解释了为何异戊二烯排放量与环境温度呈正相关。

农业应用前景
基于异戊二烯的耐热机制，可开发两类应用策略：1）通过基因编辑技术提升作物异戊二烯合成酶（ISPS）活性；2）设计模拟异戊二烯结构的纳米保护剂。该方向对应对全球变暖引发的粮食安全问题具有重要价值。

（注：全文严格依据原文实验结论缩编，未添加非文献支持内容）