Forskningsfremskridt inden for syntese og metaboliske veje for flygtige organiske forbindelser i planter samt deres frigivelses- og perceptionsreguleringsmekanismer
Menneskelige aktiviteter og biologisk metabolisme producerer forskellige flygtige organiske forbindelser (VOC'er), som kan klassificeres i biogene flygtige organiske forbindelser (BVOC'er) og antropogene flygtige organiske forbindelser (AVOC'er) baseret på deres kilder. Blandt dem er planter den vigtigste kilde til biogene flygtige organiske forbindelser (BVOC) i atmosfæren, som generelt syntetiseres gennem planternes sekundære metaboliske veje. I 1950'erne og 1960'erne blev det første gang rapporteret, at planter var i stand til at frigive BVOC'er, og det har nu vist sig, at næsten alle planter kan frigive BVOC'er.

Flygtige organiske forbindelser (VOC'er) er en vigtig egenskab ved planter, som adskiller sig fra de fysiske egenskaber ved traditionelle planteterpener, fedtsyrer og phenylalanin/aromatiske ringmetabolitter. De er mere udbredte og spiller derfor forskellige vigtige roller i plantelivet, idet de fungerer som det vigtigste medium for kommunikation mellem planter og overfører vigtig planteinformation til andre organismer og formidler forskellige synergistiske interaktioner over og under jorden. Talrige undersøgelser har vist, at plante-BVOC'er har allelopatiske effekter, som kan frigive allelopatiske stoffer til det omgivende miljø gennem fordampning og derved påvirke forsvarsresponsen, reproduktionen og konkurrencen hos de omgivende planter; Under stressende forhold kan planter afhjælpe den skade, de lider af biotisk eller abiotisk stress, ved at frigive BVOC'er som isopren eller grønne bladflygtige stoffer; Syntesen og frigivelsen af forskellige BVOC'er fra blomster og næringsdele har også indflydelse på planternes reproduktion, idet de normalt frigiver flygtige forbindelser med bestemte lugte gennem kronblade og kirtler for at tiltrække specifikke bestøvende insekter til bestøvning; BVOC'er fra planter kan også direkte forbedre planters konkurrenceevne gennem emissioner og have negativ indflydelse på modtagere eller indirekte regulere planters konkurrencemekanismer ved at manipulere interaktioner med andre næringsstofniveauer; Derudover frigiver planter ikke kun BVOC'er for at beskytte sig selv, men giver også tidlig advarsel til nærliggende upåvirkede planter, hvilket gør dem mere defensive mod efterfølgende stress.
BVOC'er fra planter spiller også en vigtig rolle i menneskers liv. Ifølge statistikkerne udgør de årlige udledninger af BVOC'er fra planter 90% af de globale terrestriske udledninger af flygtige organiske forbindelser uden metan, som har betydelig indvirkning på andre organismer samt atmosfærens kemi og fysik. De frigivne BVOC'er fra planter øger i nærvær af sollys og nitrogenoxider (NOx) niveauerne af O3 og andre oxidanter i atmosfæren, hvilket fører til dannelse af troposfærisk ozon og fremmer produktionen af sekundære organiske aerosoler; Derudover kan mange BVOC'er fra planter også give mennesker naturlige ressourcer og bruges i vid udstrækning i parfume, drikkevarer, smagsstoffer, kosmetik og andre industrier.
De BVOC'er, der frigives af planter, har en enorm indvirkning på planter og endda menneskers liv. I de senere år er forskning i forskellige BVOC'er fra planter blevet et varmt emne. BVOC'er produceres i forskellige planteorganers fysiologiske stofskifte, frigives og kommer ud i det omgivende miljø og opfattes derefter igen af planter, der spiller en rolle i at afvise skadedyr, afvise ukrudt og sprede information. Denne artikel gennemgår primært reguleringsmekanismerne i syntese- og metabolismevejene for BVOC'er i planter, de fysiologiske og fysisk-kemiske egenskaber af frigivne celler og planters opfattelse og regulering af BVOC'er.

I de sidste par årtier er der gjort betydelige fremskridt i forståelsen af syntesen og de metaboliske reguleringsmekanismer samt reguleringen af frigivelse og opfattelse af BVOC'er i planter. Men på grund af kompleksiteten af terpenoidbiosyntese og metaboliske veje er mange enzymkodede gener ikke klart defineret, og nogle modifikationer i slutfasen af terpenoidsyntese og -metabolisme er stort set ukendte. Der er stadig mange huller i forskningen i flygtige fedtsyremetabolitter og flygtige phenylalanin/aromatiske ringmetabolitter. Der er behov for yderligere forskning for at identificere deres vigtigste enzymer og relaterede gener i metaboliske veje, samt hvordan disse gener reguleres af transkriptionsfaktorer. Da BVOC'er fra planter frigives fra forskellige planteceller gennem flere barrierer (herunder cytoplasma, plasmamembran, cellevæg, stratum corneum osv.), har mange forskere foreslået flere hypoteser om, hvordan BVOC'er bevæger sig i og mellem planteceller, samt hvordan de frigives til miljøet. Der er dog stadig mange spørgsmål og kontroverser, der skal løses. Samtidig har vores forskningsgruppe i tidligere undersøgelser fundet ud af, at eksterne faktorer har større indflydelse på frigivelsen af BVOC'er fra planter end deres egne faktorer, hvilket rejser spørgsmålet om, hvordan eksterne faktorer (som f.eks. miljøfaktorer) påvirker frigivelsen af BVOC'er fra planter. Desuden opfattes BVOC'er fra planter og omdannes til signaler af planter efter frigivelsen, hvorved de fremkalder specifikke reaktioner i planteceller. I fremtiden skal mere præcise mekanismer og veje til regulering af opfattelsen afsløres.