多伦多大学斯卡伯勒分校的一组研究人员发现，植物周围的蜡状保护屏障可能在向其他植物和昆虫发送化学信号方面发挥着作用。

这项发表在《国家科学院院刊》杂志上的研究最终可能被用来开发更强大的植物，以应对具有挑战性的环境条件。

在这项研究中，研究人员观察了角质层蜡，这是植物沉积在其表面的一层薄薄的层，有助于保护它们不流失水分。“这些蜡起到了物理防御的作用，”领导这项研究的生物学系助理教授Eliana Gonzales-Vigil说。

“如果植物没有这种蜡，它们会很快变干。这就是您在叶子表面看到水滴的原因。随着时间的推移，当植物从水中生长到陆地上生长时，它们进化出了这种特性。”

蜡可以保护植物免受紫外线、真菌、细菌、高温和低温以及昆虫的侵害。人们认为这些蜡是稳定的、不反应的屏障，但研究人员发现，一些蜡在暴露于空气和光线后会分解，并在此过程中释放出其他化合物。

研究人员通过分析一种杨树(白杨)中的蜡，发现不饱和蜡(称为烯烃)会降解产生一种众所周知的醛信号化合物和昆虫信息素(称为壬醛)。

这是一个复杂的生物化学过程，但冈萨雷斯-维吉尔说，关键的结论是，植物中发现的较大蜡可以释放出有趣的较小化合物。她说：“有一天，这一过程可能会被用来设计植物所需的性状，从而提高植物对干旱或昆虫的抵抗力。”

在植物通讯中的作用

醛在植物和动物(包括人类)中发挥着重要作用。在动物中， 它们 作为 信号 分子，影响生长、发育和繁殖的各个方面。这也是蚊子对某些人(和动物)比其他人更有吸引力的原因。

在植物中，它们存在于吸引昆虫的信息素中，也负责植物与植物之间的通讯。例如，如果植物因干旱而受到压力，它就会释放这种化合物，让邻近的植物知道，以便它们做好准备。

杰夫·陈(Jeff Chen)最近在多伦多大学斯卡伯勒分校完成了细胞和系统生物学硕士学位，他发现蜡会意外分解产生醛。他想看看随着时间的推移，杨树中的蜡会发生什么变化。他追踪了植物的叶子，从它们年轻的时候一直到它们亡，发现随着它们变老，蜡质大量减少。

“这令人惊讶，因为你会期望在植物的整个生命周期中都会有一些稳定的东西，”现在是诺伊大学博士生的陈说。

“与此同时，我们看到挥发性化合物，即醛类的增加。这让我们相信，随着这些蜡的分解，挥发性化合物也会相应增加。”

提高作物恢复力的潜力

烯烃是产生醛的前体，是一种仅存在于某些植物中的特殊蜡。冈萨雷斯-维吉尔说，这些蜡可能在信号传导中发挥作用，这一事实为帮助植物(包括粮食作物)的生长提供了多种可能性。例如，他们发现玉米穗上的毛(称为玉米丝)也积累了大量的烯烃，这些烯烃会分解成醛。

在这项研究中，研究人员还研究了小麦中的蜡，发现农作物中的另一种主要蜡成分也会分解成更小的化合物。

“它带来了很多令人兴奋的机会。这个过程可以用来制造从蜡中缓慢释放的信息素，以吸引或驱除昆虫，”冈萨雷斯-维吉尔说。

“目前这是通过合成方法完成的，成本昂贵，因此它也可能会带来更便宜、更天然的替代品。”