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植物已经进化出许多针对食草动物的直接防御机制，例如荆棘、光滑的叶子、致命的毒素和刺激性树脂。但一些植物也采用间接防御机制，释放出吸引食草动物天敌的化学物质。例如，当毛毛虫开始啃食烟草植物时，叶子会散发出挥发性化合物，从而吸引一些捕食性和寄生性昆虫。这些捕食者会捕食毛毛虫及其卵，从而减少攻击者的数量，这对植物有利。现在，研究人员已经揭示了植物化学求救信号的一个惊人秘密，这可能为对抗农作物害虫提供新的方法。
两种研究最深入的化学警报信号（称为食草动物诱导的植物挥发物 (HIPV)）是萜类化合物和绿叶挥发物 (GLV)。萜类化合物从整株植物中释放出来，而不仅仅是从受损的叶子中释放出来，通常在攻击发生后一天才释放。研究人员知道某些萜类化合物会吸引特定的寄生虫到它们偏好的寄主。换句话说，这些化学物质向寄生虫传递了一个非常明确的信息：嘿，这里有一个又大又多汁的食草动物！
相比之下，GLV 会立即从任何受伤的叶子中释放出来，无论它如何受损。例如，这些挥发物是刚修剪过的草坪特有的气味的原因。研究人员从未了解过寄生虫和捕食性昆虫如何区分仅仅因机械损伤而释放的 GLV 和被食草动物围攻的叶子释放的 GLV。
8 月 26 日发表在《科学》杂志上的一项新的研究表明，被食草动物损伤的叶子释放的 GLV 组合与机械损伤的叶子释放的 GLV 不同。此外，研究结果表明，植物并没有直接改变其警报信号，而是饥饿的食草动物的口腔分泌物中的某种物质导致了这种化学变化。食草动物一旦开始咀嚼就会暴露自己，从而向该地区的任何捕食者暴露其位置。
“一直有人认为，立即从植物中释放出的 GLV 对捕食者也具有吸引力，”康奈尔大学植物挥发物专家、未参与这项新研究的安德烈·凯斯勒解释说。“但尚不清楚捕食者如何区分机械损伤和食草动物的取食，而这正是这篇论文彻底解决的问题。这是一个非常精彩的证实。”
在新的工作中，德国耶拿的马克斯·普朗克化学生态研究所的西尔克·阿爾曼和她的同事研究了烟草植物（Nicotiana attenuata）和一种叫做烟草天蛾幼虫（Manduca sexta）的毛毛虫。首先，研究人员在烟草植物的叶子上打孔，并分析了它们释放的挥发性化合物。为了响应这种机械损伤，烟草叶子一致地散发出一种典型的 GLV 组合：具体而言，它们释放出一种 GLV（Z-GLV）多于另一种（E-GLV）。
在测试机械损伤的叶子时，研究人员发现，施用毛毛虫唾液显著增加了 E-GLV 的含量。此外，当研究人员允许活毛毛虫啃食烟草植物时，他们测量到 E-GLV 的含量也同样增加。也就是说，当烟草植物的叶子被毛毛虫损伤或暴露于它们的唾液时，它们散发出的香味与植物遭受机械损伤时略有不同。
为了测试捕食性昆虫是否真的能够找到这种细微的差异，研究人员去了犹他州西南部的大盆地沙漠，在那里他们将烟草天蛾幼虫卵粘在野生烟草植物叶子的背面。在这些叶子下面的土壤中，他们放置了浸泡在羊毛脂糊中的棉签，羊毛脂糊中加入了不同比例的每种类型的 GLV。一些棉签挥发出更多的 E-GLV，这模拟了毛毛虫损伤的叶子，而另一些棉签挥发出更多的 Z-GLV，这复制了机械损伤信号。然后研究人员等待着——特别是等待着一种被称为大眼虫（Geocoris）的捕食性昆虫，它们用尖锐的口针刺穿毛毛虫卵并吸出汁液。
经过一天的等待，研究人员发现，在主要散发出 E-GLV 的棉签附近的叶子上，大眼虫攻击了 24% 的卵，而在 Z-GLV 饱和的棉签附近，只有 8% 的卵被攻击。“这告诉我们，大眼虫能够区分 Z-GLV 和 E-GLV，并且更喜欢那些表明有毛毛虫存在的 GLV，”阿尔曼说。
该研究解决的最后一个问题是，毛毛虫唾液如何触发植物释放更多的 E-GLV。通过实验室测试，研究人员发现毛毛虫唾液本身似乎将 Z-GLV 转化为 E-GLV。此外，煮沸毛毛虫唾液会使其无法进行这种转化，这表明某种蛋白质（可能是一种酶）是关键。
“有趣但出乎意料的结果是，GLV 的变化不是由植物激活的，而是由昆虫自身的唾液激活的，”阿尔曼解释说。“昆虫暴露了自己——它自己报警。”阿尔曼推测，烟草天蛾幼虫在进食时可能会将 Z-GLV 转化为 E-GLV，因为某些形式的 E-GLV 充当抗菌剂，这可以保护毛毛虫的肠道免受叶子上的病原体的侵害。但到目前为止，她还没有直接证据来支持这一观点。
阿尔曼还认为，更准确地理解 GLV 与昆虫行为之间的联系可能会使农作物受益。“几乎每种类型的植物都会产生 GLV，”她说。“也许有一种方法可以将警报信号植入所有植物，包括农作物，以便让所有农作物在受到攻击时报警。”