Avances en la investigación sobre la síntesis y las vías metabólicas de los compuestos orgánicos volátiles en las plantas, así como sobre los mecanismos de regulación de su liberación y percepción.
Las actividades humanas y el metabolismo biológico producen diversos compuestos orgánicos volátiles (COV), que pueden clasificarse en compuestos orgánicos volátiles biogénicos (COVB) y compuestos orgánicos volátiles antropogénicos (COVA) en función de sus fuentes. Entre ellos, las plantas son la principal fuente de compuestos orgánicos volátiles biogénicos (COVB) en la atmósfera, que generalmente se sintetizan a través de las vías metabólicas secundarias de las plantas. En las décadas de 1950 y 1960, se informó por primera vez de la característica de las plantas de poder liberar COVB, y ahora se ha descubierto que casi todas las plantas pueden liberar COVB.

Los compuestos orgánicos volátiles (COV) son una característica importante de las plantas, que difieren de las propiedades físicas de los terpenos vegetales tradicionales, los ácidos grasos y los metabolitos de anillos fenilalaninos/aromáticos. Están más ampliamente diseminados y, por lo tanto, desempeñan varias funciones importantes en la vida de las plantas, sirviendo como principal medio de comunicación entre ellas y transmitiendo información importante de las plantas a otros organismos, mediando diversas interacciones sinérgicas por encima y por debajo del suelo. Numerosos estudios han encontrado que los BVOCs de las plantas tienen efectos alelopáticos, que pueden liberar sustancias alelopáticas en el medio ambiente circundante a través de la volatilización, afectando así a la respuesta de defensa, la reproducción y la competencia de las plantas circundantes; En condiciones de estrés, las plantas pueden aliviar el daño que sufren de estrés biótico o abiótico mediante la liberación de BVOCs tales como isopreno o volátiles de hojas verdes; La síntesis y liberación de diversos BVOCs vegetales de flores y partes nutritivas también tienen un impacto en la reproducción de las plantas, liberando normalmente compuestos volátiles con ciertos olores a través de pétalos y glándulas para atraer insectos polinizadores específicos para la polinización; Los BVOCs vegetales también pueden aumentar directamente la competitividad de las plantas a través de emisiones y tener impactos negativos sobre los receptores, o indirectamente regular los mecanismos de competencia de las plantas manipulando las interacciones con otros niveles de nutrientes; Además, las plantas no sólo liberan BVOCs para protegerse a sí mismas, sino que también proporcionan una alerta temprana a las plantas vecinas no afectadas, haciéndolas más defensivas contra el estrés posterior.
Los COVB procedentes de las plantas también desempeñan un papel importante en la vida humana. Según las estadísticas, las emisiones anuales de COVB procedentes de las plantas representan 90% de las emisiones mundiales terrestres de compuestos orgánicos volátiles distintos del metano, que tienen importantes repercusiones en otros organismos, así como en la química y la física atmosféricas. Los COVB vegetales liberados, en presencia de la luz solar y los óxidos de nitrógeno (NOx), aumentan los niveles de O3 y otros oxidantes en la atmósfera, lo que conduce a la formación de ozono troposférico y promueve la producción de aerosoles orgánicos secundarios; Además, muchos COVB vegetales también pueden proporcionar recursos naturales para los seres humanos, y son ampliamente utilizados en perfumes, perfumería, bebidas, aromatizantes, cosméticos y otras industrias.
Los COVB liberados por las plantas tienen un enorme impacto en las plantas e incluso en la vida humana. En los últimos años, la investigación sobre diversos BVOC vegetales se ha convertido en un tema candente. Los BVOC se producen en el metabolismo fisiológico de diferentes órganos de las plantas, se liberan y penetran en el medio ambiente circundante, y luego son re percibidos por las plantas, desempeñando un papel en el rechazo de plagas, el rechazo de malas hierbas y la difusión de información. Este artículo revisa principalmente los mecanismos reguladores en las vías de síntesis y metabolismo de los BVOCs vegetales, las propiedades fisiológicas y fisicoquímicas de las células liberadas, y la percepción y regulación de los BVOCs por las plantas.

En las últimas décadas, se han logrado avances significativos en la comprensión de los mecanismos de síntesis y regulación metabólica, así como en la regulación de la liberación y percepción de los BVOC en las plantas. Sin embargo, en la actualidad, debido a la complejidad de la biosíntesis de terpenoides y las vías metabólicas, muchos genes codificados por enzimas no se han definido claramente, y algunas modificaciones en la etapa final de la síntesis y el metabolismo de terpenoides son en gran parte desconocidas; Todavía hay muchas lagunas en la investigación sobre metabolitos volátiles de ácidos grasos y metabolitos volátiles de fenilalanina/anillos aromáticos. Se necesita más investigación para identificar sus enzimas clave y los genes relacionados en las rutas metabólicas, así como la forma en que estos genes están regulados por factores de transcripción. Además, debido al hecho de que los BVOCs vegetales se liberan de diferentes células de las plantas a través de múltiples barreras (incluyendo el citoplasma, la membrana plasmática, la pared celular, el estrato córneo, etc.), muchos investigadores han propuesto múltiples hipótesis sobre cómo los BVOCs se mueven dentro y entre las células vegetales, así como sobre cómo se liberan al medio ambiente. Sin embargo, aún quedan muchas preguntas y controversias por resolver. Al mismo tiempo, nuestro grupo de investigación también descubrió en estudios anteriores que, desde la perspectiva del parentesco de las plantas, los factores externos tienen un mayor impacto en la liberación de los BVOCs de las plantas que los factores propios, lo que plantea la cuestión de cómo afectan los factores externos (como los ambientales) a la liberación de los BVOCs de las plantas. Además, los BVOCs vegetales son percibidos y convertidos en señales por las plantas tras su liberación, induciendo así respuestas específicas en las células vegetales. En el futuro habrá que desvelar mecanismos y vías más precisos de regulación de la percepción.