“植物会沟通”的说法早在20世纪80年代已经有了。
植物虽然没有耳朵和眼睛，但过去的研究表明，它们通过释放我们可以闻到的挥发性有机化合物的化学物质与周围环境进行交流，比如割草时闻到的好闻的青草味道。
图片来源：丰田正继/埼玉大学
当植物被昆虫破坏时，它们会向大气中释放挥发性有机化合物（VOC），未受损害的邻近植物会感知到挥发性有机化合物，并激活对昆虫的先发制人的防御反应。
然而，这种“植物相互沟通”背后的机制尚不清楚，今年10月份在《自然通讯》杂志发表的一篇文章《Green leaf volatile sensory calcium transduction in Arabidopsis》解释了其中的原理，并且可视化植物之间的通信，让我们清晰的看到挥发性有机化合物如何被植物吸收，这些化合物渗透到植物的内部组织，激活细胞内的钙依赖性防御反应。
钙信号传导对于地球上大多数生物体（包括人类）的细胞功能非常重要。当电信号发送到我们的运动神经元时，离子通道打开并允许钙涌入内部。钙的增加可以触发神经递质的释放，从而导致肌肉细胞的肌肉收缩。
图片来源：自然网 Keiko Yoshioka & Wolfgang Moeder
a、调节气孔闭合的钙通道。致病微生物可以通过叶子上的气孔侵入植物，气孔在检测到这种危害后会以钙依赖性方式迅速关闭。
b、导致气孔关闭的途径中钙离子通道(Ca 2+)的识别。
为了追踪健康植物的反应，研究人员对植物进行了基因改造，使钙离子在单个细胞内被激活时会发出荧光。
Masatsugu Toyota/Toyota et al, Science 2018
毛毛虫吞噬一片叶子后，拟南芥植物会触发钙信号传导，因为长距离伤口信号会在整个植物体内传播并激活系统防御反应（此处以绿色荧光增强）。
拟南芥植物
拟南芥是一个生命周期相对较短的冬季一年生植物，它是植物生物学和遗传学领域的流行的模式生物（受到广泛研究，对其生物现象有深入了解的物种）。
对于一个复杂的多细胞真核生物，拟南芥有一个相对较小的基因组，大约135百万碱基对（Mbp），现在被广泛的用于研究植物科学，包括遗传学、进化、种群遗传学和植物发育研究。
Masatsugu Toyota/Saitama University
钙离子在健康的拟南芥植物中发出荧光，因为植物吸收了从受伤植物中释放的化学化合物。钙信号触发了健康植物的防御机制，以防止附近的危险。
在测试了许多绿叶挥发物后，研究人员发现似乎只有两种可以增加细胞内的钙离子。此外，他们发现钙信号传导首先在形成植物叶孔或气孔的保卫细胞中增加——这是一个重要的发现，因为它表明这些化合物被吸收到植物的内部组织中。
Toyota 说：“The calcium signaling, is like a switch to turn on the defense responses from the plant.（钙信号就像一个开关，可以开启植物的防御反应。）”
信号增强后，研究人员发现植物增加了某些基因表达的产生以提供保护。例如，植物可能会开始产生某些蛋白质，以抑制昆虫咀嚼它们，从而导致昆虫腹泻。
植物还可以通过气味来判断何时处于危险之中。
并非所有叶子都能同样出色地嗅出威胁，瑞士伯尔尼大学的植物生物学家王雷与他的同事在今年9月11日《当代生物学》上发布的研究数据显示，在玉米植物中，幼叶的表现最好。
王磊/当代生物学2023
植物叶子向空气中散发出危险信号（浅绿色云），在这种情况下，一只昆虫正在吃一棵玉米植物（左），附近植物顶部的幼叶（右）能感受到来自化学云的压力。
但研究人员并不清楚为什么玉米嫩叶比老玉米叶能更好地嗅出危险，嫩叶通常也会出现在植物的顶部，这意味着它们更容易受到远距离吹来的空气的影响。因此，还需要更多的科学研究来确定这一成因。
植物除了“云”沟通，还可以用“脚”沟通。
Photo：Elhakeem et al 2018
研究发现，植物利用根部“倾听”邻居的声音，进一步证明植物有自己独特的交流方式。
当植物叶子与隔壁植物叶子、树枝摩擦时受到触碰，植物会向土壤中分泌化学物质，这会让它们改变自己的生长策略。
这也说明相邻植物之间的地上相互作用对地下通信有一定的影响。
除了以上几种，植物还可以利用地下真菌网络来传达蚜虫攻击的信息，这些真菌丝将根部连接到复杂的通信网络中，并且能够检测自己周围是“陌生人”还是自己的亲人。
对于这种情况，洛桑研究中心的约翰·皮克特解释说：”Mycorrhizal fungi need to get [products of photosynthesis] from the plant, and they have to do something for the plant.（菌根真菌需要从植物中获取[光合作用的产物]，因此它们必须为植物做些什么）”。
许多植物都有一个化学武器库，当蚜虫攻击时，它们会部署化学武器，其中的化学物质既可以驱除蚜虫，又可以吸引寄生黄蜂，而寄生黄蜂是蚜虫的天敌。
更多的了解植物，让我感觉到一个个鲜活的生命在面对危险时用各种各样的方式保护自己，是那么的有趣！
Journal: L. Wang et al. Immature leaves are the dominant volatile-sensing organs of maize. Current Biology. Vol. 33, September 11, 2023, p. 3679. doi: 10.1016/j.cub.2023.07.045.
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