您是否曾想过，当您修剪草坪或剪下花茎时，那种尖锐的绿色气息会扑向您的鼻子?这些是绿叶挥发物，或GLV：植物利用它们与其他植物沟通并防御食草动物或细菌或真菌等病原体的容易蒸发的油。

几乎每种绿色植物在受到攻击时都能快速合成并释放GLV，既可以直接抵御攻击者，也可以间接吸引昆虫等食草动物的捕食者，并启动植物的其他防御机制。研究人员知道GLV在保护植物方面发挥着重要作用，但它们如何发挥作用仍不清楚。

我是一名生物化学研究员，通过王实验室和南卡罗来纳大学斯特拉特曼实验室之间的合作，我和我的同事研究植物细胞如何利用绿叶挥发物。在我们最近发表在《植物、细胞与环境》杂志上的研究中，我们确定了GLV用于诱导番茄细胞防御反应的潜在信号通路。我们的最终目标是找到使用GLV控制农业害虫以实现清洁农业的方法。

植物的防御系统

植物采用许多防御系统来保护自己。第一道防线涉及使用损伤相关分子模式(DAMP)检测微生物入侵者和损伤的存在，DAMP是受损或垂死细胞释放的分子。

当细胞识别出DAMP时，它会触发免疫反应并促进修复机制。它还会导致钙离子浓度的变化，进一步激活免疫相关基因和蛋白质。DAMP还会激活许多应激信号通路中常见的蛋白质，从而激活其他防御反应。

许多研究表明GLVs的作用与DAMPs相似。因此，我和我的团队想证明GLV是否也可以充当DAMP。

植物有多种防御手段。

为此，我们研究了番茄细胞中哪些蛋白质被打开或关闭。通过磷酸化过程以化学方式改变蛋白质的结构，从而打开或关闭蛋白质。蛋白质磷酸化在调节大量细胞过程中发挥着核心作用，并涉及许多信号传递途径。研究番茄细胞的磷酸化蛋白质组(即在一个系统中磷酸化的所有蛋白质)可以帮助我们比较GLV和DAMP的信号传导途径。

我们发现许多参与绿叶挥发性信号通路的蛋白质都参与调节应激。其中包括DAMP信号通路的许多组成部分，支持我们的假设，即GLV在激活防御反应方面与DAMP一样发挥作用。

在农业中使用GLV

农业常常给自然资源和环境带来巨大压力。例如，使用传统农药会导致环境退化和害虫抗药性。

生物农药作为一种毒性较小的替代品越来越受欢迎。这些是天然存在的生物体或化合物，可抑制害虫的生长和传播。例如，植物中的挥发性有机化合物是一种生物农药，已被证明可以减少合成杀虫剂的使用，以控制储存粮食中的害虫。

因此，GLVs也可能是农业中有效的生物农药。一项研究表明，GLV可以吸引一种植物害虫——小甲虫——以一种难以控制的入侵性杂草——酸模为食。此外，对野生烟草植物的实地研究发现，释放GLV可以吸引食草动物的天敌。这些食草动物竞争者的存在不仅可以控制害虫，还可以增加受感染植物的产量。

通过进一步的研究，我们相信GLV具有自然控制害虫和支持可持续农业的潜力。