植物通过相互“嗅”来寻找昆虫

植物发出的芳香实际上可能是对昆虫攻击的一种反应，可以提醒邻居有攻击或召唤昆虫的捕食者。现在，科学家们正在破译这些密码，以开发更好、更环保的化学物质来保护作物免受食草昆虫的侵害。

植物无处可逃——飞行、爬行和跳跃的昆虫想要生吃它们。但植物并非毫无防备。它们释放化学毒素来吓阻昆虫。这些物质会使植物尝起来很苦，抑制食草动物的消化酶，扰乱它们的新陈代谢或使它们中毒。

但它们也有一种更微妙的防御手段——一种芳香的化学化合物，被称为挥发物，它们会释放到空气中，警告邻居有危险，或者在他们受伤时发出信号。割草的气味就是一个例子，这是一种叫做“绿叶挥发物”的分子混合物，当植物受损时就会释放出来。

“植物是大自然的化学家。瑞士伯尔尼大学的植物科学家Matthias Erb教授说:“它们只需要一些简单的无机分子，就可以通过增加(来自)阳光的能量来产生数千种不同的有机分子。”他在一个名为PERVOL的项目中研究植物受到昆虫攻击时释放的挥发物。

埃尔布教授说，这些挥发物中的一些会吸引食草动物的天敌，也就是植物的朋友。例如，如果毛虫攻击一株植物，这些挥发物可能会吸引拟寄生蜂或引发邻近植物的防御反应。他说，植物不会通过发出“我受到攻击”的信号来互相帮助。相反，它们会窥探彼此的化学信号，以警告自己即将面临的威胁。

昆虫

根据Erb教授的说法，解码这些信号可以教会我们如何更好地保护作物免受昆虫侵害。

昆虫每年要为全球五分之一的农作物总产量负责。据预测，随着气候变化，粮食作物的产量将进一步上升，温带地区受到的打击最大。

“这些(植物衍生的)分子对农业很有用，因为它们是植物的天然保护机制。”我们可以用它们来代替合成化学品。”

厄布教授的研究对象是玉米，一种挥发性极强的作物。它释放出的一种化学物质是吲哚，在小浓度下有一种令人愉快的花香。吲哚不会通过切割玉米来释放。它需要在蛾毛虫唾液中存在一种分子来激活植物的防御反应。“(健康的)玉米不会释放吲哚。这只会由食草动物引发，”他说。

Erb教授和他的同事们发现，当吲哚飘向植物未受攻击的部分时，它会触发他所谓的启动状态。他说:“吲哚不会引起防御反应，但它会让植物做好准备，这样当植物受到食草动物的攻击时，它会做出更快、更强的反应。”

他说，这样做意味着它可以更有效地抵御攻击者。

然而，吲哚的一个限制是，一些花也会释放它，比如茉莉花和橙花。由于单一的挥发性物质可能会产生误导，为了防止混淆，玉米植物经常调整到化学混合物中来推断攻击。

厄布教授说:“我们已经证明，吲哚和绿叶挥发物协同作用，以比单个挥发物更强的方式诱导防御。”

复合

为了更全面地了解植物的行为，科学家们也在探索昆虫唾液对绿叶挥发物的影响。

这是荷兰阿姆斯特丹大学的西尔克·奥尔曼博士在研究植物和昆虫如何感知受伤植物的绿叶挥发物时所做的研究。

她在烟草上做了实验，用机械切割烟草植株，然后用水或烟草角虫毛虫的唾液。结果令她吃惊:总体而言，绿叶挥发物的含量变化不大，但挥发物的成分却发生了巨大变化。毛毛虫唾液中的一种酶改变了这种化合物，使它从青草味变成了甜味。

然后，她发现，向甜味化合物的转变吸引了大眼睛的虫子，它们是角虫毛虫的天敌，来到烟草植物上。这似乎让Allmann博士感到困惑，因为毛虫自身的酶有助于提醒它的敌人。

然而，甜味也警告成年烟草鹰蛾，烟草植物已经被毛虫占领，并引导它们走向竞争对手和捕食者较少的地方。

作为VOLARE项目的一部分，Allmann博士正在进一步研究这种化合物，并探索其实际用途。

“植物挥发物的一大挑战是如何在农业上得到应用。这就是圣杯，”奥尔曼博士说。

科学家们说，这些化学物质可以以更环保的方式帮助农民。

教授说:“你可以想象一下，在适当的时候施用植物挥发物来触发植物的特定反应，比如对食草动物的抗性。这将是一种比使用生物活性化学物质来杀死昆虫更环保的策略，可以提高植物的免疫力或抗压力能力。”

这种天然化学物质可以在受到害虫威胁的时候释放到田地里，在适当的时候激活植物的防御能力。深入了解植物是如何探测到警告气味的，也可以让育种者开发出对这些信号有反应的作物品种。

鼻子

让科学家感到困惑的是，植物最初是如何嗅出挥发物的。它们不像我们有鼻子，但能闻。

“我们的假设是挥发物通过气孔，也就是叶子上的小气孔进入。厄布教授说:“我们预计，叶子内部可能有传感器，或许是细胞表面的蛋白质，挥发性物质可以与它们结合。”

Allmann博士也在寻找这些传感器。“如果我们找到了这些受体，我们就能找到与它们结合并开启它们的配体(一种分子)。”我们或许可以培育出对挥发物或多或少敏感的植物。可以培育出容易被触发的植物，它们可以充当哨兵，向附近的其他植物发出警告。