自1980 年代以來，人們就知道植物擁有透過空氣進行防禦的機制。最近，日本的一個研究小組不僅展示了這種微妙的溝通方式，而且還透過視覺捕捉了這種交流方式是如何發揮作用的。

當受到壓力或威脅時，植物會”尖叫”並釋放出一種細小的揮發性物質，讓其他植物知道出了問題。一項新的研究解釋了這種防禦機制的工作原理，以及綠色植物如何透過特定的揮發性有機化合物（VOCs）發出警告訊息。

研究解釋說，受到機械損傷的植物會釋放揮發性有機化合物，它們可以誘發鄰近植物的各種防禦反應。這種基於揮發性有機化合物的信號傳遞旨在保護植物免受環境威脅。然而，直到現在，VOC 感官傳導的精確機制在很大程度上仍不為人所知。

由Yuri Aratani 領導的琦玉大學分子生物學專業團隊開發了一種創新的成像方法。日本研究人員設置了一個泵，將受傷或蟲害植物釋放的揮發性有機化合物傳輸到未受損的植物上，並用螢光顯微鏡觀察正在進行的生化訊息傳遞過程。

科學家讓毛蟲（Spodoptera litura）吃掉番茄植物和擬南芥（一種常見的芥科雜草）的葉子。然後將釋放的揮發性有機化合物轉移到第二株無昆蟲的擬南芥植物上。這些植物經過基因改造，在其細胞中表達了一種螢光生物感測器，當存在鈣離子通量時，這種感測器就會發出綠色螢光。

研究人員證實，這種鈣離子訊號傳遞方式也是人類細胞所使用的溝通方式，在植物交流中也很有效。研究解釋說，當未受損害的植物接收到來自受傷植物的揮發性有機化合物時，它們就會發出鈣訊號脈衝，在葉片上蕩漾。

研究人員確定了兩種不同的空氣傳播化合物，即”綠葉揮發物”（Z-3-HAL 和E-2-HAL），它們是導致葉片中保衛細胞、葉肉細胞（葉片內部組織）和表皮細胞（最外層）鈣濃度增加的原因。當使用一種能關閉氣孔（植物從空氣中”呼吸”二氧化碳的小孔）的植物激素處理時，鈣訊號傳導過程明顯減弱。

琦玉縣生物學家豐田正嗣（Masatsugu Toyota）認為，這項研究最終揭開了植物”何時、何地、如何”對空氣中的警告信息做出反應的複雜故事。豐田說，這個人類看不見的虛無縹緲的通訊網絡在植物的防禦機制中發揮著根本性的作用。