人才强校 | 资环学院孔垂华教授团队发现植物之间经土壤传递的化学信号物质

　　本网讯 植物种间和种内可以通过释放的次生物质进行化学通讯识别，进而启动相应的生长和防御策略。近20年，植物之间的化学通讯识别大多集中于地上部空气媒介的信号，如茉莉酸甲酯和乙烯等挥发性物质，而地下部土壤媒介的化学信号物质由于土壤和根系互作的复杂性一直没能澄清。针对这一问题，我校资源与环境学院生态系孔垂华教授和其3位博士研究生（2010级张淞著，2011级李永华，2012级夏志超）历时7年发现植物根系分泌的黑麦草内酯[(-)-loliolide]是介导植物地下部土壤媒介的化学信号物质。基于该研究的论文“Plant neighbor detection and allelochemical response are driven by root-secreted signaling chemicals”已于近日在Nature Communications发表（2018, 9: 3867）。

　　孔垂华团队通过小麦和其它100种植物在不同密度和时间的共存实验显示任一植物在合适的密度和共存时间均能诱导小麦化感物质（allelochemical，植物产生释放抑制邻近植物生长发育的次生物质）合成，并通过一系列地下分隔实验证明这一化感物质的诱导是通过地下化学信号而不是地上化学信号以及根系接触和菌根真菌等土壤微生物介导。他们大规模采集根系分泌物，从中分离鉴定出茉莉酸、水杨酸、黑麦草内酯和木犀草素等潜在的信号传导物质。进一步的土壤接种和流动性等实验验证黑麦草内酯是在植物中普遍存在并能通过根系释放到土壤中介导植物地下化学通讯识别的有效信号物质，最终阐明小麦是通过根分泌的黑麦草内酯以及茉莉酸信号物质识别邻近的其它植物从而合成释放化感物质显示化感效应（下图）。这些结果充分显示植物间的化学作用涉及化学识别和化感作用（allelopathy）两个密不可分的机制，这一机制的阐明对正确认识生态系统中植物间的地下生态作用具有积极的意义。

　　孔垂华教授长期专注于化学生态学研究，2008年任教我校以来，在Ecology, New Phytologist, Soil Biology & Biochemistry等学术期刊发表论文40余篇，并出版《化学生态学前沿》和《植物化感（相生相克）作用》两部著作，论著在国内外引起较大的反响。孔垂华教授自2014年一直入选爱思唯尔中国高被引学者农业与生物科学榜单。