植物自我防禦的雙面刃：異戊二烯如何影響空氣品質與農作物保護

歷經40年研究，密西根州立大學科學家終於揭開植物使用異戊二烯抵禦昆蟲攻擊的奧秘。這種由植物產生的強效化合物可能為害蟲防治提供更安全的方式，但同時也潛藏著環境影響的隱憂。

植物自然產生的異戊二烯化學物質早已為科學界所知，但其作用機制始終成謎。密西根州立大學團隊最新研究發現，異戊二烯能幫助植物驅趕昆蟲，甚至某些通常不製造此物質的植物，在面臨環境壓力時也能啟動生產機制。

領導這項研究的Tom Sharkey教授表示，這項突破性發現為基因改造作物開啟新可能，未來或許能培育出同時抵禦環境壓力和蟲害的農作品種。團隊在《科學進展》期刊發表的論文指出，異戊二烯會觸發荷爾蒙反應，讓昆蟲對這些植物避而遠之。

更令人驚訝的是，《美國國家科學院院刊》另一篇研究顯示，大豆葉片受損時也會產生異戊二烯。這顛覆了過去認為現代作物不產此物質的認知，但也引發新的環境疑慮。

異戊二烯作為碳氫化合物，會加劇空氣汙染問題，特別是在空氣品質本就欠佳的地區。研究團隊面臨關鍵抉擇：該強化作物產生異戊二烯以抵禦蟲害，還是盡可能抑制其生成以改善大氣環境？

值得注意的是，異戊二烯排放量僅次於人類活動產生的甲烷。當這些有機化合物與陽光及燃煤設施、車輛排放的氮氧化物互動作用，就會形成臭氧、氣膠等有害副產物。

研究發現，白粉蝨明顯偏好不排放異戊二烯的煙草植株。更進一步實驗顯示，菸草天蛾會避開排放異戊二烯的葉片，而取食這類葉片10天的幼蟲生長明顯遲緩。科學家解釋，這並非異戊二烯直接驅蟲，而是其觸發植物增加茉莉酸，影響昆蟲消化蛋白質的能力。

2022年科學家在大豆中發現兩個完整的異戊二烯合成酶基因，顯示這種重要作物可能保留著潛在的防禦機制。實驗證實受損大豆葉片確實會釋放微量異戊二烯，展現其「按需生產」的智慧。

隨著全球暖化加劇，研究團隊正積極探究極端高溫是否會誘發大豆大量產生異戊二烯，以及這對大氣環境可能造成的影響。正如Sharkey教授所說：「我們必須瞭解這些重要機制，因為異戊二烯是大氣中碳氫化合物的最大單一來源。」