了解植物如何检测气味的生物化学的第一步

植物不需要鼻子闻。能力在于他们的基因。东京大学的研究人员发现了气味分子信息如何改变植物基因表达的第一步。操纵植物的气味检测系统可能会导致影响植物行为的新方法。

这一发现首次揭示了植物气味检测的分子基础，并且正在制作中超过18年。

“我们在2000年开始了这个项目。部分困难在于设计新的工具，以便在植物中进行与气味相关的研究，”东京大学的Kazushige Touhara教授说。

植物检测到一类被称为挥发性有机化合物的气味分子，这些分子对许多植物的生存策略至关重要，包括吸引鸟类和蜜蜂，遏制害虫以及对附近植物的疾病作出反应。这些化合物还赋予精油独特的香味。

Touhara的团队将烟草细胞和4周龄烟草植物暴露于不同的挥发性有机化合物中。他们发现，气味分子通过与其他分子结合来改变基因表达，这些分子称为转录共抑制因子，可以打开或关闭基因。

在植物中，气味分子必须进入细胞并在影响植物行为之前积累。在动物中，气味分子被鼻子细胞外部的受体识别，并立即触发信号通路以识别气味并改变行为。

“植物不能逃跑，所以当然它们对气味的反应比动物慢。如果植物可以在同一天内为环境变化做准备，那对他们来说可能就足够了，”Touhara说。

植物不需要速度，但它们可以识别更多种类的气味分子。

“人类有大约400种气味受体。大象有大约2,000种，是动物中最多的。但根据植物中有多少转录因子基因，植物可以检测到比动物更多的气味，”Touhara说。

Touhara想象应用这些发现来影响作物品质或性状，而没有基因编辑或农药使用的复杂性。农民可以在田地上喷洒与所需植物行为相关的气味。例如，一种气味，触发植物改变叶子的味道，以阻止昆虫。

“所有生物都与气味交流。到目前为止，我们的实验室已经研究了物种间的交流：昆虫到昆虫，从小鼠到老鼠，从人到人。这种对植物如何利用气味进行交流的理解将为研究”嗅觉“之间的沟通提供机会。所有的生物，“Touhara说。

东京大学的研究小组利用烟草植物(一种常见的模式生物)进行了发现。他们希望世界各地的研究团队能够很快验证许多其他类型植物的发现。