调控植物-植物互作的地下部分信号

文献信息

Yoneyama K, Bennett T. Whispers in the dark: Signals regulating underground plant–plant interactions[J]. Current Opinion in Plant Biology, 2023: 102456.

摘要

植物能够感知周围是否存在其他植物并做出响应，以此来优化自我的生理响应从而保护自我、成功繁殖。感知近邻的一个关键点是根系分泌物，但是我们对其认识还很有限。这篇综述着重讲解根系分泌物在植物-植物互作中的功能，在关注常规互作案例的同时也关注根部寄生物-寄主植物之间的互作。

概述：植物-植物互作信号

在植物-植物互作领域中研究较多的几类信号物质有：

• 光：光信号是植物-植物互作信号研究中被关注得最多的，大量研究表明光量能够调节植物的生长和发育。
• 接触（Touch）：接触被认为是植物-植物互作中的一种信号，但其功能更多的是激发其他的植物-植物互作信号。
• 挥发性有机化合物（VOCs）：VOCs能够激发临近植株防御相关基因的表达。
• 根系分泌物：根系分泌物是植物-植物互作中关键的化学信号，而且很可能是植物-植物地下部分互作的主要信号物质。然而，方法学方面的滞后阻碍了根系分泌物诱导的植物-植物互作信号的具体机制。尽管如此，过去几年中还是有一些研究确定了几个信号物质在植物-植物互作中发挥重要功能。

介导植物-植物互作的信号

独脚金内酯是根际寄生植物-寄主植物之间互作的信号物质，它也很可能是常规的植物-植物互作的信号物质。植物在缺磷状态下分泌更多的独脚金内酯来促进丛枝菌根真菌的共生，从而从丛枝菌根真菌中吸取更多的磷。为什么说独脚金内酯很可能是植物-植物互作的信号物质呢？因为实际上植物会一直处于缺磷状态，因此会持续地分泌出独脚金内酯，既然能够持续地分泌物，那么就很有可能是植物-植物互作中的一种 信号物质。在水稻和花生中已经有研究证明了独脚金内酯很可能是植物-植物互作的信号物质。

植物-植物互作中的其他主要信号物质有：

• (-)-loliolide：黑麦草内酯是稗草分泌的一种化感物质，能够刺激小麦和水稻分别分泌更多的DIMBOA和稻壳酮。植物受到生物胁迫和非生物胁迫条件下均能分泌出黑麦草内酯，进而激发临近植株的防御响应，包括防御相关的次级代谢产物的合成和释放。
• 茉莉酸和乙烯：茉莉酸和乙烯在化学性质上是挥发物，但是在土壤中也会有。毫无疑问的是，一个植物释放的茉莉酸和乙烯势必会被临近的植株感受到，从而作物植物-植物互作中的信号物质。

---

在讨论中作者提到肽信号很可能是植物亲缘/非亲缘识别的信号物质，这个值得关注！