A növényekben található illékony szerves vegyületek szintézisének és anyagcsereútjainak, valamint felszabadulásuk és érzékelésük szabályozási mechanizmusainak kutatása terén elért eredmények
Az emberi tevékenységek és a biológiai anyagcsere különböző illékony szerves vegyületeket (VOC) termelnek, amelyek forrásuk alapján biogén illékony szerves vegyületek (BVOC) és antropogén illékony szerves vegyületek (AVOC) csoportjába sorolhatók. Közülük a növények a biogén illékony szerves vegyületek (BVOC) fő forrása a légkörben, amelyek általában a növények másodlagos anyagcsereútjain keresztül szintetizálódnak. Az 1950-es és 1960-as években számoltak be először arról a tulajdonságról, hogy a növények képesek BVOC-okat kibocsátani, és mára kiderült, hogy szinte minden növény képes BVOC-okat kibocsátani.

Az illékony szerves vegyületek (VOC) a növények fontos jellemzői, amelyek különböznek a hagyományos növényi terpének, zsírsavak és fenilalanin/aromás gyűrűs metabolitok fizikai tulajdonságaitól. Szélesebb körben elterjedtek, és ezért különböző fontos szerepet játszanak a növények életében, a növények közötti kommunikáció fő médiumaként szolgálnak, és fontos növényi információkat közvetítenek más szervezetek számára, különböző szinergikus kölcsönhatásokat közvetítenek a föld felett és alatt. Számos tanulmány megállapította, hogy a növényi BVOC-ok allelopatikus hatásúak, amelyek az elpárolgás révén allelopatikus anyagokat szabadíthatnak fel a környező környezetbe, ezáltal befolyásolva a környező növények védelmi válaszát, szaporodását és versenyét; Stresszes körülmények között a növények a BVOC-ok, például az izoprén vagy a zöld levél illékony anyagainak felszabadításával enyhíthetik a biotikus vagy abiotikus stressz által elszenvedett károkat; A különböző növényi BVOC-ok szintézise és felszabadulása a virágokból és a tápanyagrészekből szintén hatással van a növényi szaporodásra, általában bizonyos szagú illékony vegyületeket bocsátanak ki a szirmokon és a mirigyeken keresztül, hogy a beporzó rovarokat a beporzáshoz vonzzák; A növényi BVOC-ok közvetlenül is növelhetik a növények versenyképességét a kibocsátások révén, és negatív hatással lehetnek a befogadókra, vagy közvetve szabályozhatják a növényi versenyműködést a más tápanyagszintekkel való kölcsönhatások manipulálásával; Ezenkívül a növények nemcsak a BVOC-okat bocsátják ki önmaguk védelme érdekében, hanem korai figyelmeztetést is adnak a szomszédos, nem érintett növényeknek, így védettebbé teszik őket a későbbi stresszel szemben.
A növényekből származó BVOC-ok az emberi életben is fontos szerepet játszanak. A statisztikák szerint a növényekből származó BVOC-k éves kibocsátása a globális szárazföldi, nem metán illékony szerves vegyületek globális kibocsátásának 90%-jét teszi ki, amely jelentős hatással van más szervezetekre, valamint a légkör kémiájára és fizikájára. A kibocsátott növényi BVOC-ok a napfény és a nitrogén-oxidok (NOx) jelenlétében növelik az O3 és más oxidálószerek szintjét a légkörben, ami troposzférikus ózon kialakulásához vezet, és elősegíti a másodlagos szerves aeroszolok keletkezését; Ezenkívül számos növényi BVOC természetes erőforrást is biztosíthat az ember számára, és széles körben használják a parfümökben, illatszerekben, italokban, ízesítőkben, kozmetikumokban és más iparágakban.
A növények által kibocsátott BVOC-ok óriási hatással vannak a növényekre, sőt az emberi életre is. Az elmúlt években a különböző növényi BVOC-k kutatása forró témává vált. A BVOC-ok a különböző növényi szervek fiziológiai anyagcseréjében keletkeznek, felszabadulnak és bejutnak a környező környezetbe, majd a növények újra érzékelik őket, szerepet játszanak a kártevők elriasztásában, a gyomok elriasztásában és az információ terjesztésében. Ez a cikk elsősorban a növényi BVOC-ok szintézisének és anyagcsereútjainak szabályozási mechanizmusait, a felszabaduló sejtek fiziológiai és fizikai-kémiai tulajdonságait, valamint a BVOC-ok növények általi érzékelését és szabályozását tekinti át.

Az elmúlt évtizedekben jelentős előrelépés történt a szintézis és a metabolikus szabályozási mechanizmusok, valamint a BVOC-ok felszabadulásának és érzékelésének szabályozásának megértésében a növényekben. Jelenleg azonban a terpenoid bioszintézis és a metabolikus útvonalak összetettsége miatt számos enzim által kódolt gén nincs egyértelműen definiálva, és a terpenoid szintézis és metabolizmus végső szakaszában bekövetkező egyes módosítások nagyrészt ismeretlenek; Az illékony zsírsav-metabolitok és az illékony fenilalanin/aromás gyűrűs metabolitok kutatásában még mindig sok hiányosság van. További kutatásokra van szükség a metabolikus útvonalakban kulcsfontosságú enzimjeik és kapcsolódó génjeik azonosításához, valamint ahhoz, hogy hogyan szabályozzák ezeket a géneket a transzkripciós faktorok. Ezenkívül, mivel a növényi BVOC-ok a növények különböző sejtjeiből több akadályon keresztül (beleértve a citoplazmát, a plazmamembránt, a sejtfalat, a szaruréteget stb.) szabadulnak fel, számos kutató több hipotézist javasolt arra vonatkozóan, hogy a BVOC-ok hogyan mozognak a növényi sejteken belül és a sejtek között, valamint hogyan kerülnek a környezetbe. Azonban még mindig sok kérdés és ellentmondás vár megoldásra. Ugyanakkor kutatócsoportunk korábbi tanulmányaiban is azt tapasztalta, hogy a növényi rokonság szempontjából a külső tényezők nagyobb hatással vannak a növényi BVOC-ok felszabadulására, mint a saját tényezők, ami felveti a kérdést, hogy a külső tényezők (például a környezeti tényezők) hogyan befolyásolják a növényi BVOC-ok felszabadulását. Ezenkívül a növényi BVOC-okat a növények a felszabadulás után érzékelik és jelekké alakítják át, ezáltal specifikus válaszokat indukálva a növényi sejtekben. A jövőben az érzékelés szabályozásának pontosabb mechanizmusait és útvonalait kell feltárni.