科学家拍摄了植物与邻居“交谈”的镜头，令人难以置信

我们察觉不到，植物被空气中细微的化合物雾包围着，它们利用这些化合物进行交流和保护自己。有点像气味，这些化合物帮助它们击退饥饿的食草动物，并警告附近的植物有袭击者。

自20世纪80年代以来，科学家们已经知道了这些植物防御，从那时起，他们在80多种植物中发现了它们。现在，一个日本研究小组已经部署了实时成像技术来揭示植物是如何接收和响应这些空中警报的。

这是我们对植物交流的理解上的一个巨大差距：我们知道植物是如何发送信息的，但不知道它们是如何接收信息的。

在这项研究中，日本埼玉大学的分子生物学家Yuri Aratani和Takuya Uemura及其同事组装了一个泵，将受伤和虫蛀的植物释放的化合物转移到未受损的植物身上，并用荧光显微镜观察发生了什么。

研究人员将毛毛虫（斜纹夜蛾）放在从番茄植株和拟南芥（芥菜科的一种常见杂草）上剪下来的叶片上，然后拍摄了另一株完整的、没有昆虫的拟南芥植株对这些危险信号的反应。

这些植物不是普通的杂草：它们经过基因改造，因此它们的细胞中含有一种生物传感器，当检测到钙离子流入时，这种传感器会发出绿色荧光。钙信号也是人类细胞用来交流的东西。

在去年的一项研究中，研究小组使用了类似的技术来测量钙信号，研究对象是荧光含羞草（Mimosa pudica），这种植物会对触摸做出反应，迅速移动叶子，以躲避捕食者。

这一次，研究小组可视化了植物对浸泡在挥发性化合物中的反应，植物在受伤后几秒钟内就会释放挥发性化合物。

这不是一个自然的设置；这些化合物被浓缩在一个塑料瓶中，并以恒定的速率泵入受体植物中，但这使得研究人员能够分析出刺激性混合物中含有哪些化合物。

实验中发现，未受损的植物清楚地接收到了它们受伤的邻居发出的信息，它们发出阵阵钙信号，在伸展的叶子上荡漾。

通过分析空气中的化合物，研究人员发现两种叫做“Z-3-HAL”和“E-2-HAL”的化合物在拟南芥中诱导钙信号。

他们还通过设计拟南芥植物，将荧光传感器专门用于保护细胞、叶肉细胞或表皮细胞，确定了哪些细胞首先对危险信号做出反应。

保护细胞是植物表面的豆状细胞，它们形成气孔，当植物“呼吸”二氧化碳时，气孔向大气开放。叶肉细胞是植物叶片的内部组织，表皮细胞是植物叶片的最外层或表皮。

当拟南芥植物暴露于Z-3-HAL时，保护细胞在一分钟左右的时间内产生钙信号，之后叶肉细胞接收到这个信息。

更重要的是，预先用一种关闭气孔的植物激素处理植物，会显著减少钙信号，这表明气孔是植物的“鼻孔”。

日本埼玉大学的分子生物学家、该研究的资深作者丰田雅津说：“我们终于揭开了植物何时、何地以及如何对空气中来自受威胁邻居的‘警告信息’做出反应的复杂故事。”

“这个无形的通信网络隐藏在我们的视线之外，在及时保护邻近植物免受迫在眉睫的威胁方面发挥着关键作用。”

这项研究发表在《自然通讯》杂志上。

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