近期，上海交通大学土壤与地下水污染修复技术团队在 Sustainable Horizons 发表展望文章，深入分析了植物间信号交流的可能模式及其分子机理，并展望了其在田间应用的前景。
原文链接：https://doi.org/10.1016/j.horiz.2022.100008
- 研究背景 -
现代农业依赖大量的资源投入和人力以维持高产，导致了自然资源的加快耗竭、温室气体的大量排放以及土壤功能的不断退化。因而在全球变化程度加深的背景下，环境胁迫对农业生态系统影响的深度和广度也在不断扩大。
植物可以感知环境胁迫，进一步整合和传递信息——接收信息的邻近植株能够进一步通过调节自身代谢、生理及防御机制，以提升自身对环境胁迫的耐性和抗性，从而最大限度地降低环境胁迫对自身的危害。由此，植物间的信息传递和交流能够帮助他们应对环境的改变。
因此，如何将植物间的智能交互机制纳入对农业生态系统的胁迫管控，是未来智慧农业亟待发展和深入研究的重要领域。
- 文章成果 -
具体来说，作者将植物间的信息沟通模式划分为木维网络系统（wood-wide-web）以及无线信号网络（wireless network）两大类。
其中木维网络系统是植物间通过真菌菌丝、寄生植物菟丝子的攀援茎、地下匍匐茎以及根茎等结构相互联结，形成直接交流的模式；无线信号网络是指植物通过在气相（如挥发性有机物）或液相（如根系分泌物）中扩散的代谢产物间接进行信息交流的模式。
根据这两种模式划分并结合已有的研究结果，作者在文章中对农业生产中可应用的领域进行了详细阐述。
- 结论和展望 -
对具备维管束联结结构的农作物（如土豆、甘蔗、红薯及草莓等）而言，如何通过植物间建立的维管束结构、增加其在环境胁迫中的整体抗性，是未来需要着重研究的方向。而对于能够合成大量信息化合物的作物（如芳香植物和胁迫敏感植物），则需要大量室内及田间实验的验证，以确定是否可以直接将其纳入到田间应用的农艺措施中。此外，对于具有启动效应的特殊化合物进行筛选或人工合成，可以增强无线信号网络信息源的稳定性和确定性。进而作者强调，未来智慧农业的发展需要我们用心倾听植物间的“低语”。
作者简介
仇浩，上海交通大学环境科学与工程学院特别研究员/长聘副教授，博士生导师，全国农业科研杰出人才（2021）、国家优秀青年科学基金获得者（2020）、上海市青年科技启明星（2020）。主要从事土壤生态健康评估与调控、土壤复合污染过程与效应机制等研究工作。主持国家自然科学基金（优青、面上、青年）、国家重点研发计划项目课题、农业科研杰出人才及其创新团队培养计划、上海市科技创新行动计划、比利时BELSPO国际合作项目等10余项课题。
在本领域顶尖及主流期刊发表SCI论文80余篇，编撰英文专著2部。申请专利5项，已授权2项。担任Springer Nature、Elsevier旗下多个SCI期刊客座编辑/编委，国家及上海市科技专家库专家、上海市污染地块土壤和地下水调查评估与治理修复项目评审专家库专家、中国职业安全健康协会工业防毒专业委员会委员。作为主要参与人获教育部科学技术进步奖一等奖（2020）、中国土壤学会科学技术奖一等奖（2019）、广东省土壤学会科学技术奖一等奖（2019）、广东省环境保护科学技术奖一等奖（2018）。
单位简介
上海交通大学，简称“上海交大”，位于直辖市上海，是我国历史最悠久的高等学府之一，是教育部直属并与上海市共建、中央直管的全国重点大学，位列国家“双一流”、“985工程”、“211工程”重点建设高校，为九校联盟、环太平洋大学联盟、21世纪学术联盟、中国大学校长联谊会、Universitas 21、国际应用科技开发协作网、新工科教育国际联盟成员，入选“珠峰计划”、“强基计划”、“111计划”、“2011计划”、卓越医生教育培养计划、卓越法律人才教育培养计划、卓越工程师教育培养计划、卓越农林人才教育培养计划、国家建设高水平大学公派研究生项目、中国政府奖学金来华留学生接收院校、学位授权自主审核单位。
引用格式：
Zhang P. , He E. , Romero-Freire A. , Xia B. , Ying R. , Liu Y. , Qiu H. , Plant intelligence in a rapidly changing world: implementation of plant-plant communications in managed plant systems. Sustainable Horizons. 2022. 2, 100008.
期刊官网（英文）：https://journals.elsevier.com/sustainable-horizons
期刊官网（中文）：https://www.sustainable-horizons.com/
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