植物在遭到机械损伤、昆虫取食后，会释放出一系列挥发性物质(Ping et al., 2001)。其中一些挥发物能够驱避害虫或招引害虫的天敌，而另一些则可作为株间信号，诱导邻近植物产生防御反应(Peñuelas et al., 2004)。某些挥发性物质被认为可能是植物间的信号分子，如茉莉酸甲酯(MeJA)(Farmer et al., 1990)、水杨酸甲酯(MeSA) (Shulaev et al., 1997)、某些萜烯类化合物(Arimura et al., 2000)和某些C6-C10醛类(Zeringue, 1992)。作为研究最多的气体信号，MeJA可以从被剪伤的山艾树(Artemisia tridentata)中大量释放出来，诱导离体番茄(Lycopersicom esculentum)叶片中蛋白酶抑制剂的增加(Farmer et al., 1990)。外源的MeJA熏蒸提高了甘蓝(Brassica oleracea)和烟草(Nicotiana tabacum)对昆虫的抗性(Avdiushko et al., 1997)，番茄中多酚氧化酶(PPO)水平(Constabel et al., 1995)、苯丙氨酸解氨酶(PAL)和过氧化物酶(POD)等关键酶活性(Walters et al., 2002)也显著增加。MeSA是烟草在受病原侵染后释放出的挥发物，能够诱导同种植物抗性的升高(Shulaev et al., 1997)。经过MeJA和MeSA熏蒸后的黑杨(Populus deltoides)叶片中，酚类物质含量发生了显著变化(An et al., 2006)，用这些叶片喂食的杨扇舟蛾(Clostera anachoreta)幼虫生长发育受到了明显抑制(赵玲等, 2005; Hu et al., 2004)。C6挥发物，包括己醛(hexanal)、顺式己烯醛(cis-hexenal)和反式己烯醛(trans-hexenal)等，是植物叶片受损后早期释放出的成分，由茉莉酸(JA)途径支路的氢过氧化物裂解酶催化产生，能够激活邻近植物体内的防御反应。试验证明：C6挥发物引起棉花(Gossypium hirsutum)中植物毒素的积累(Zeringue, 1992)，诱导了拟南芥(Arabidopsis thaliana)中许多防御基因的表达，提高了其对灰霉菌(Botrytis cinerea)的抗性(Kishimoto et al., 2005)。外源trans-hexenal诱导的拟南芥幼苗中基因的表达，与MeJA处理相似，提高了JA途径相关基因和PAL基因的表达(Arimura et al., 2001)。

在植物间传递的挥发物信号可能是多种挥发物组成的“复合信号”。为了研究植物间的这种“复合信号”，本试验利用MeJA分别与MeSA，trans-hexenal，cis-hexenal和苯骈噻唑(benzothiazole)混合后，熏蒸1年生合作杨(Populus simonii × P. pyramidalis ‘Opera 8277’)扦插苗，检测POD, PPO及PAL 3种防御酶活性的变化，探索植物间“复合信号”的作用方式。

1 材料与方法 1.1 试验材料

以1年生合作杨扦插苗为试验材料。3月份将插条扦插于直径25 cm、盛有果园土的塑料盆中，定期浇水，缓苗后定期供给全Hoagland营养液，试验于6—7月份进行，苗高约70 cm。

1.2 化合物熏蒸处理

单一化合物熏蒸是将扦插苗与分别滴有MeJA，MeSA，trans-hexenal，cis-hexenal和benzothiazole的脱脂棉球放在一密闭玻璃罩中，避免接触，终浓度为1 μmol·L^-1。混合挥发物熏蒸是将滴有MeJA的脱脂棉，分别与其他4种化合物同时放在玻璃罩中熏蒸扦插苗，挥发物的终浓度均为1 μmol·L^-1。熏蒸12 h后，采集从顶端开始第6，7片叶，立即投入液氮，以相同条件下未受熏蒸扦插苗上的相同位置的叶片作为对照，共10个处理，每个处理重复3次，每次处理1棵苗。

1.3 POD活性测定

称取0.1 g叶片(不含叶柄和叶脉)，研钵中液氮研磨，加入1 mL经4 ℃预冷的50 mmol·L^-1磷酸缓冲液(pH 7.5)，4 ℃下12 000 g离心20 min，上清液用于POD活性测定。反应体系包括：2 mL磷酸缓冲液(50 mmol·L^-1, pH 7.0)；0.2 mL 0.3%过氧化氢；0.1 mL酶液；1 mL 0.1%的愈创木酚。于470 nm处测吸光值变化，每15 s记1次数，测3 min，结果以ΔOD·min^-1g^-1 FW表示。

1.4 PPO活性测定

称取0.1 g叶片(不含叶柄和叶脉)，研钵中液氮研磨，加入1 mL经4 ℃预冷的50 mmol·L^-1磷酸缓冲液(pH 7.5)，震荡均匀后，4 ℃下12 000 g离心20 min，上清液用于PPO活性测定。反应体系包括：2 mL磷酸缓冲液(50 mmol·L^-1, pH 7.0)；1 mL 0.1 M邻苯二酚；0.3 mL酶液。于398 nm处测吸光值变化，每15 s记1次数，测3 min，结果以ΔOD·min^-1g^-1 FW表示。

1.5 PAL活性测定

称取0.1 g叶片(不含叶柄和叶脉)，研钵中液氮研磨，按1:10(W/V)加入1 mL经4 ℃预冷的50 mmol·L^-1硼酸缓冲液(pH 8.8)，4 ℃下12 000 g离心20 min，上清液用于PAL活性测定。反应体系包括：2 mL的双蒸水；0.8 mL 20 mmol·L^-1 L-苯丙氨酸；200 μL酶液。于290 nm处测定吸光值，然后30 ℃温育30 min，再测定吸光值，酶活性以ΔOD·h^-1g^-1 FW表示。

2 结果与分析 2.1 MeJA+MeSA诱导的合作杨叶片中POD，PPO及PAL活性变化

MeJA是在一些植物间传递信号的化合物(Farmer et al., 1990)。MeSA也是一种潜在的信号分子，对其大部分的研究集中在病原侵染上(Shulaev et al., 1997)。在合作杨叶片中，MeJA和MeSA单独熏蒸均诱导了POD, PPO和PAL 3种酶活性的增加(图 1)。MeJA均诱导了POD, PPO, PAL 3种防御酶活性的显著增加(P＜0.05)。MeSA没有引起PPO活性的显著增加(图 1B)，但对POD和PAL 2种酶具有与MeJA相似的诱导效果(图 1A，C)。当经二者混合的挥发物熏蒸后，3种酶的活性较单独诱导均有升高，说明MeJA和MeSA混合后的诱导能力高于各自单独诱导的能力，但从活性的升高幅度来看，仅比单独挥发物诱导中活性较高者高1/5倍，差异显著(P＜0.05)。

2.2 MeJA+trans-hexenal诱导的合作杨叶片中POD，PPO及PAL活性变化

Bate等(1998)研究发现，trans-hexenal诱导了拟南芥中查儿酮合成酶、丙二烯氧化合成酶等防御基因的表达。当单独用 trans-hexenal熏蒸合作杨时，POD，PPO及PAL 3种酶活性较对照有显著增加(图 2)，并且对于POD和PPO活性的诱导能力明显的高于MeJA，而对PAL活性，二者的诱导效果相似。用二者的混合挥发物熏蒸后，3种酶活性较单独熏蒸有了显著升高(P＜0.05)，增加最明显的是POD，接近2种挥发物单独诱导活性的加和。而另外2种酶活性升高与MeJA和MeSA混合的诱导结果相似，比单独诱导的较高者高1/4倍。

2.3 MeJA+cis-hexenal诱导的合作杨叶片中POD，PPO及PAL活性变化

经过另一种C6醛cis-hexenal熏蒸后，合作杨叶片中的POD和PPO活性也有了明显的增加，但是其诱导能力低于MeJA，对PAL活性的诱导效果不明显，而MeJA和cis-hexenal混合挥发物表现出很强的诱导能力(图 3)。二者混合后诱导的POD和PPO活性，较单独诱导有显著增加(P＜0.05)，高于2种挥发物单独诱导的加和，PAL活性较MeJA单独熏蒸高出1/4倍，但差异不显著(P＜0.05)。

2.4 MeJA+benzothiazole诱导的合作杨叶片中POD，PPO及PAL活性变化

苯骈噻唑(benzothiazole)在复叶槭(Acer negundo)、杨树等木本植物受到损伤后检测到的挥发物，可能是木本植物间传递信息的信号分子，因此对MeJA和benzothiazole混合挥发物诱导的POD，PPO及PAL活性变化也进行了检测(图 4)。与前面几种混合的挥发物诱导结果相似，MeJA和benzothiazole混合后诱导了比2者单独诱导更高的酶活性，除诱导的POD活性与单独诱导相比并不显著外，PPO和PAL的活性与单独诱导相比均显著升高(P＜0.05)。

3 结论与讨论

植物间由气态信号分子介导的信息是存在于植物中的一种普遍现象(Karban et al., 2003; Engelberth et al., 2004)，是植物在与恶劣环境及病虫害斗争过程中，为了更好生存而进化的结果。多种具有信号功能的挥发物已经被发现，包括MeJA，MeSA，萜烯类化合物及绿叶气味挥发物等(平立岩等, 2001)。一部分挥发物受到胁迫前不释放，受胁迫后才开始合成，而有些挥发物在受胁迫前也有释放，但浓度较低，当受到胁迫后，释放量增大，同样起到传递信号的作用。并且植物在受到虫咬等胁迫后能够释放出多种信号分子，并且具有明显的、呈时序性的释放规律(Ping et al., 2001)。因此推测植物间存在的由挥发物介导的信息传递，是由多种信号分子组成的“复合信号”来完成的，单一的挥发物虽然也能诱导防御基因的表达，但不能传递完整的信息，并且不同挥发物的组合及不同浓度的组合可能代表了不同的含义(孔垂华等, 2003)。而对植物间挥发性信号的这种作用方式研究还较少。为了破译植物间的通讯密码，将MeJA分别与MeSA，trans-hexenal，cis-hexenal，benzothiazole，以1 μmol·L^-1的熏蒸浓度混合，检测了其诱导的合作杨叶片中POD，PPO及PAL活性变化，对植物“复合信号”进行初步探索。

无论单一挥发物还是混合挥发物都诱导了3种防御酶活性显著增加，表明激活了合作杨体内的防御反应。吴国昭等(2007)研究发现，一定浓度的MeJA和MeSA能够诱导挺立型普通野生稻中POD活性的增加。刘彧等(2007)通过电泳试验证明，外源MeJA诱导小麦根中POD表达量的增加。本文推测，虽然气体信号分子也能诱导原有酶活性的增强，但在本试验中检测到防御酶活性的增加，主要是由于诱导3种酶合成的增加而引起的。

从单一挥发物诱导酶活性增加的结果来看，trans-hexenal诱导能力最强，其次是MeJA和MeSA，然后是benzothaizole，诱导效果最差的是cis-hexenal。同样作为C6醛，且是同分异构体的trans-hexenal和cis-hexenal，在诱导酶活增加上表现出明显的差异，由于本文使用的熏蒸浓度相同，因此认为引起这种差异的原因在于它们结构的不同；但混合挥发物诱导的酶活性增加却表现出不同的结果。4种混合挥发物的诱导结果表明，混合挥发物的诱导能力都要高于单一挥发物的诱导能力。与其他3种混合挥发物相比，MeJA+cis-hexenal诱导的防御酶活性升高更为显著，因此其诱导能力最强，其他3种混合挥发物的诱导效果相近。从混合挥发物诱导酶活性升高的结果来看，“复合信号”诱导的防御反应不仅仅是单一挥发物诱导防御反应的加和。不同挥发物诱导酶活性差异的结果表明，植物能够分辨和识别不同的气体信号，从而激活相应的防御途径。植物细胞质膜上不同挥发物的受体，是植物能够识别不同气体信号的根本原因。

信号分子到达受熏蒸的叶片后，通过与质膜上的受体结合，激活各自下游的信号传递途径，共同诱导防御反应产生。这些信号途径间可能各自独立，也可能存在交叉。对于MeJA与MeSA混合后诱导的PAL活性升高这一类变化，它们各自诱导能力相近，而混合后诱导的酶活性增加仅比单独诱导的高约1/4，推测诱导PAL活性增加的MeJA和MeSA信号途径间存在重叠。而对于POD活性，MeJA与MeSA单独诱导的效果存在差异，混合后诱导的酶活性增加较单独诱导中较大的高约1/5~1/4，虽比单独诱导中较低的有显著增加，但远低于二者单独诱导的加和，这2种信号分子的信号途径间存在部分重叠和交叉。其他如MeJA和MeSA混合后诱导的PPO活性升高，MeJA与trans-hexenal混合诱导的POD活性升高，各自单独诱导的活性加和相等，其信号途径中交叉较少。MeJA与cis-hexenal混合后诱导的POD和PPO活性的增加，较2者单独诱导的活性的加和大，表明这2种物质的信号途径相互促进，使各自的诱导能力充分发挥。

从试验结果可以看出，对于同一种酶，不同的挥发物诱导效果不同，特别是不同的挥发物混合后，诱导效果差异明显，暗示其诱导信号传递途径的复杂性。由于对于植物间这种“复合信号”的研究还处于初级阶段，对于不同信号分子的浓度组合，代表含义，植物如何接受“复合信号”都需要进行进一步研究。