大麦植株能够通过挥发性有机化合物感知邻近植株的生长速率。暴露于这些信号会改变受体植株的生物量积累和基因表达。该结果表明，在植物竞争环境中，这些挥发性物质的功能仍有待深入研究。
研究评估了大麦品种。 大麦野生动物科学家们使用了三种生长策略各异的植物：生长缓慢的“童话”（Fairytale）、生长速度中等的“卢卡斯”（Luhkas）和生长迅速的“莎乐美”（Salome）。接收植物仅接收来自释放植物地上部分的挥发性物质。该系统避免了根系与其他地下化合物的接触。
依赖性反应
结果表明，植物的响应取决于挥发物的来源。当“童话”（Fairytale）植物接收到“莎乐美”（Salome）释放的化合物时，其生物量积累增加。而当“莎乐美”植物接收到来自“童话”的挥发物时，其生物量则减少。生长速率相近的植物暴露于挥发物后，其响应差异很小或无显著差异。
根据科学家的声明，受体植物会根据邻近植物散发的“气味”所指示的竞争压力调整自身的生长。这种反应发生在叶、茎和根部。这种效应不仅表明器官间资源的重新分配。
基因表达分析强化了这一解释。暴露于莎乐美的童话小鼠表现出更多基因表达下调。这些基因与蛋白质维持、应激反应和防御有关。暴露于童话的莎乐美小鼠则表现出与RNA加工、DNA复制、细胞运输和蛋白质代谢相关的基因表达显著上调。
增长与防御
科学家将这些数据解读为生长与防御之间平衡的证据。受到快速生长邻近植物信号影响的植物倾向于优先考虑生长，而受到生长缓慢邻近植物信号影响的植物则倾向于减缓生长并增强与诱导防御相关的反应。
化学成分分析
该研究还分析了挥发性物质的化学成分。三种品种释放出不同的混合物。随机森林模型对完整植株的挥发性物质成分进行分类，准确率达到93,1%。Salome和Fairytale的化学成分分离度最高。
对分离贡献最大的化合物包括苄腈、芳樟醇、辛醛、1-辛烯-3-醇、苯并噻唑、十四烷、十二烷和壬醛。苄腈和一种保留指数为1160的未鉴定化合物在Fairytale中显示出最高的发射峰。1-辛烯-3-醇是Salome的特征化合物。十四烷、辛醛和芳樟醇在Fairytale和Salome中的含量有所不同。
这项研究拓展了人们对挥发性有机化合物在植物通讯中作用的理解。以往的研究主要集中于植物受损后（例如遭受食草动物侵害后）释放的信号。而本研究发现，未受损的植物也会释放能够改变邻近植物生长和基因表达的信号。
实验在实验室中进行，植物在受控条件下生长。评估指标包括干生物量、形态特征、RNA测序以及气相色谱-质谱联用分析。
更多信息请访问 doi.org/10.1101/2025.08.15.670058
