Bitkilerdeki uçucu organik bileşiklerin sentezi ve metabolik yollarının yanı sıra salınım ve algılama düzenleme mekanizmaları üzerine araştırma ilerlemesi
İnsan faaliyetleri ve biyolojik metabolizma, kaynaklarına göre biyojenik uçucu organik bileşikler (BVOC'ler) ve antropojenik uçucu organik bileşikler (AVOC'ler) olarak sınıflandırılabilen çeşitli uçucu organik bileşikler (VOC'ler) üretir. Bunlar arasında bitkiler, atmosferdeki biyojenik uçucu organik bileşiklerin (BVOC'ler) ana kaynağıdır ve bunlar genellikle bitkilerin ikincil metabolik yolları yoluyla sentezlenir. 1950'li ve 1960'lı yıllarda, bitkilerin BVOC'leri salabilme özelliği ilk kez rapor edilmiş ve günümüzde neredeyse tüm bitkilerin BVOC'leri salabildiği tespit edilmiştir.

Uçucu organik bileşikler (VOC), geleneksel bitki terpenleri, yağ asitleri ve fenilalanin/aromatik halka metabolitlerinin fiziksel özelliklerinden farklı olan bitkilerin önemli bir özelliğidir. Daha geniş bir alana yayılırlar ve bu nedenle bitki yaşamında çeşitli önemli roller oynarlar, bitkiler arasındaki iletişim için ana araç olarak hizmet ederler ve önemli bitki bilgilerini diğer organizmalara iletirler, toprağın üstünde ve altında çeşitli sinerjik etkileşimlere aracılık ederler. Çok sayıda çalışma, bitki BVOC'lerinin allelopatik etkilere sahip olduğunu, volatilizasyon yoluyla allelopatik maddeleri çevreye salabildiğini ve böylece çevredeki bitkilerin savunma tepkisini, üremesini ve rekabetini etkileyebildiğini bulmuştur; Stresli koşullar altında bitkiler, izopren veya yeşil yaprak uçucuları gibi BVOC'leri serbest bırakarak biyotik veya abiyotik stresten gördükleri zararı hafifletebilirler; Çiçeklerden ve besin kısımlarından çeşitli bitki BVOC'lerinin sentezi ve salınımı da bitki üremesi üzerinde bir etkiye sahiptir, genellikle tozlaşma için belirli tozlaşan böcekleri çekmek için taç yaprakları ve bezler yoluyla belirli kokulara sahip uçucu bileşikler salınır; Bitki BVOC'leri ayrıca emisyonlar yoluyla bitki rekabet gücünü doğrudan artırabilir ve alıcılar üzerinde olumsuz etkilere sahip olabilir veya diğer besin seviyeleriyle etkileşimleri manipüle ederek bitki rekabet mekanizmalarını dolaylı olarak düzenleyebilir; Ek olarak, bitkiler sadece kendilerini korumak için BVOC'leri salmakla kalmaz, aynı zamanda etkilenmemiş komşu bitkilere erken uyarı sağlayarak onları sonraki strese karşı daha savunmacı hale getirir.
Bitkilerden kaynaklanan BVOC'ler insan yaşamında da önemli bir rol oynamaktadır. İstatistiklere göre, bitkilerden kaynaklanan yıllık BVOC emisyonları, küresel karasal metan dışı uçucu organik bileşik emisyonlarının 90%'sini oluşturmakta ve diğer organizmaların yanı sıra atmosfer kimyası ve fiziği üzerinde de önemli etkilere sahiptir. Salınan bitki BVOC'leri, güneş ışığı ve azot oksitlerin (NOx) varlığında, atmosferdeki O3 ve diğer oksidanların seviyelerini artırarak troposferik ozon oluşumuna yol açar ve ikincil organik aerosollerin üretimini teşvik eder; Ayrıca, birçok bitki BVOC'si insanlar için doğal kaynaklar da sağlayabilir ve parfüm, parfüm, içecek, tatlandırıcı, kozmetik ve diğer endüstrilerde yaygın olarak kullanılır.
Bitkiler tarafından salınan BVOC'lerin bitkiler ve hatta insan yaşamı üzerinde büyük bir etkisi vardır. Son yıllarda, çeşitli bitki BVOC'ları üzerine yapılan araştırmalar sıcak bir konu haline gelmiştir. BVOC'ler farklı bitki organlarının fizyolojik metabolizmasında üretilir, salınır ve çevreye yayılır ve daha sonra bitkiler tarafından yeniden algılanarak zararlıları uzaklaştırmada, yabani otları kovmada ve bilgi yaymada rol oynar. Bu makale temel olarak bitki BVOC'lerinin sentez ve metabolizma yollarındaki düzenleyici mekanizmaları, salınan hücrelerin fizyolojik ve fizikokimyasal özelliklerini ve BVOC'lerin bitkiler tarafından algılanması ve düzenlenmesini gözden geçirmektedir.

Geçtiğimiz birkaç on yılda, sentez ve metabolik düzenleme mekanizmalarının yanı sıra bitkilerde BVOC'lerin salınımı ve algılanmasının düzenlenmesinin anlaşılmasında önemli ilerlemeler kaydedilmiştir. Bununla birlikte, şu anda, terpenoid biyosentezinin ve metabolik yolların karmaşıklığı nedeniyle, birçok enzim kodlu gen açıkça tanımlanmamıştır ve terpenoid sentezi ve metabolizmasının son aşamasındaki bazı modifikasyonlar büyük ölçüde bilinmemektedir; Uçucu yağ asidi metabolitleri ve uçucu fenilalanin / aromatik halka metabolitleri üzerine yapılan araştırmalarda hala birçok boşluk vardır. Metabolik yollardaki anahtar enzimlerini ve ilgili genleri tanımlamanın yanı sıra bu genlerin transkripsiyon faktörleri tarafından nasıl düzenlendiğini belirlemek için daha fazla araştırmaya ihtiyaç vardır. Buna ek olarak, bitki BVOC'lerinin bitkilerin farklı hücrelerinden çoklu bariyerler (sitoplazma, plazma membranı, hücre duvarı, stratum corneum vb. dahil) yoluyla salınması nedeniyle, birçok araştırmacı BVOC'lerin bitki hücreleri içinde ve arasında nasıl hareket ettiğine ve çevreye nasıl salındığına dair çoklu hipotezler önermiştir. Bununla birlikte, hala çözülmesi gereken birçok soru ve tartışma vardır. Aynı zamanda, araştırma grubumuz önceki çalışmalarda, bitki akrabalığı perspektifinden bakıldığında, dış faktörlerin bitki BVOC'lerinin salınımı üzerinde kendi faktörlerinden daha büyük bir etkiye sahip olduğunu bulmuştur; bu da dış faktörlerin (çevresel faktörler gibi) bitki BVOC'lerinin salınımını nasıl etkilediği sorusunu gündeme getirmektedir. Buna ek olarak, bitki BVOC'leri salındıktan sonra bitkiler tarafından algılanır ve sinyallere dönüştürülür, böylece bitki hücrelerinde spesifik tepkilere neden olur. Gelecekte, algılama düzenlemesinin daha kesin mekanizmalarının ve yollarının ortaya çıkarılması gerekmektedir.