Progrès de la recherche sur la synthèse et les voies métaboliques des composés organiques volatils dans les plantes, ainsi que sur les mécanismes de régulation de leur libération et de leur perception
Les activités humaines et le métabolisme biologique produisent divers composés organiques volatils (COV), qui peuvent être classés en composés organiques volatils biogéniques (COVB) et composés organiques volatils anthropogéniques (COVA) en fonction de leurs sources. Parmi eux, les plantes sont la principale source de composés organiques volatils biogènes (COVB) dans l'atmosphère, qui sont généralement synthétisés par les voies métaboliques secondaires des plantes. Dans les années 1950 et 1960, la capacité des plantes à libérer des COVB a été signalée pour la première fois, et l'on constate aujourd'hui que presque toutes les plantes peuvent libérer des COVB.

Les composés organiques volatils (COV) sont une caractéristique importante des plantes, qui diffère des propriétés physiques des terpènes, des acides gras et des métabolites phénylalanine/aromatiques traditionnels des plantes. Ils sont plus largement disséminés et jouent donc plusieurs rôles importants dans la vie des plantes, servant de principal moyen de communication entre les plantes et transmettant des informations importantes sur les plantes à d'autres organismes, médiant diverses interactions synergiques au-dessus et en dessous du sol. De nombreuses études ont montré que les BVOCs des plantes ont des effets allélopathiques, qui peuvent libérer des substances allélopathiques dans le milieu environnant par volatilisation, affectant ainsi la réponse de défense, la reproduction et la compétition des plantes environnantes. Dans des conditions de stress, les plantes peuvent atténuer les dommages qu'elles subissent du fait d'un stress biotique ou abiotique en libérant des BVOCs tels que l'isoprène ou les volatiles des feuilles vertes ; La synthèse et la libération de divers BVOC végétaux par les fleurs et les parties nutritives ont également un impact sur la reproduction des plantes, libérant généralement des composés volatils avec certaines odeurs par les pétales et les glandes pour attirer des insectes pollinisateurs spécifiques pour la pollinisation ; les BVOC végétaux peuvent également renforcer directement la compétitivité des plantes par des émissions et avoir des impacts négatifs sur les récepteurs, ou réguler indirectement les mécanismes de compétition des plantes en manipulant les interactions avec d'autres niveaux de nutriments ; En outre, les plantes ne libèrent pas seulement des BVOC pour se protéger, mais fournissent également une alerte précoce aux plantes voisines non affectées, ce qui les rend plus défensives contre un stress ultérieur.
Les COVB provenant des plantes jouent également un rôle important dans la vie humaine. Selon les statistiques, les émissions annuelles de COVB provenant des plantes représentent 90% des émissions terrestres globales de composés organiques volatils non méthaniques, qui ont des impacts significatifs sur d'autres organismes ainsi que sur la chimie et la physique de l'atmosphère. Les COVB végétaux libérés, en présence de lumière solaire et d'oxydes d'azote (NOx), augmentent les niveaux d'O3 et d'autres oxydants dans l'atmosphère, entraînant la formation d'ozone troposphérique et favorisant la production d'aérosols organiques secondaires. En outre, de nombreux COVB végétaux peuvent également fournir des ressources naturelles aux êtres humains et sont largement utilisés dans les parfums, les boissons, les arômes, les cosmétiques et d'autres industries.
Les COVB libérés par les plantes ont un impact considérable sur les plantes et même sur la vie humaine. Ces dernières années, la recherche sur les différents BVOC des plantes est devenue un sujet d'actualité. Les BVOC sont produits dans le métabolisme physiologique de différents organes végétaux, libérés et pénétrant dans le milieu environnant, puis perçus par les plantes, jouant un rôle dans la répulsion des ravageurs et des mauvaises herbes, et dans la diffusion d'informations. Cet article passe principalement en revue les mécanismes de régulation des voies de synthèse et de métabolisme des BVOC, les propriétés physiologiques et physicochimiques des cellules libérées, ainsi que la perception et la régulation des BVOC par les plantes.

Au cours des dernières décennies, des progrès significatifs ont été réalisés dans la compréhension des mécanismes de synthèse et de régulation métabolique, ainsi que dans la régulation de la libération et de la perception des COVB dans les plantes. Cependant, en raison de la complexité de la biosynthèse des terpénoïdes et des voies métaboliques, de nombreux gènes codés par des enzymes n'ont pas été clairement définis, et certaines modifications au stade final de la synthèse et du métabolisme des terpénoïdes sont largement inconnues ; il existe encore de nombreuses lacunes dans la recherche sur les métabolites volatils d'acides gras et les métabolites volatils de phénylalanine/anneaux aromatiques. Des recherches supplémentaires sont nécessaires pour identifier les enzymes clés et les gènes associés dans les voies métaboliques, ainsi que la manière dont ces gènes sont régulés par des facteurs de transcription. En outre, étant donné que les BVOC sont libérés par les différentes cellules des plantes à travers de multiples barrières (y compris le cytoplasme, la membrane plasmique, la paroi cellulaire, le stratum corneum, etc. Cependant, de nombreuses questions et controverses doivent encore être résolues. Parallèlement, notre groupe de recherche a également constaté dans des études antérieures que, du point de vue de la parenté des plantes, les facteurs externes ont un impact plus important sur la libération des BVOCs des plantes que leurs propres facteurs, ce qui soulève la question de savoir comment les facteurs externes (tels que les facteurs environnementaux) affectent la libération des BVOCs des plantes. En outre, les BVOCs des plantes sont perçus et convertis en signaux par les plantes après leur libération, induisant ainsi des réponses spécifiques dans les cellules végétales. À l'avenir, des mécanismes et des voies plus précis de régulation de la perception devront être révélés.