ЛОС защищают растения от стресса, привлекают насекомых для опыления и распространения семян и даже посылают предупреждающие знаки соседним растениям и животным, на которых нападают хищники. ЛОС по существу опосредуют отношения между растениями и организмами, с которыми они взаимодействуют.
«ЛОС также влияют на наш климат во всем мире», — говорит ведущий автор нового обзора ЛОС ДуšМатерик. "Большинство ЛОС, выбрасываемых в атмосферу, на самом деле выбрасываются растениями, в основном с поверхности листьев."Выбросы ЛОС некоторых заводов, таких как изопрен, ежегодно вносят в атмосферу около 600 миллионов тонн углерода, что превышает количество углерода, выбрасываемого всеми источниками метана вместе взятыми.
Поскольку глобальное значение ЛОС выходит за рамки нескольких границ дисциплинарных наук — экологических, физических, биологических, химических, математических, — исследования требуют сотрудничества в разных областях науки, науки и техники.
Несмотря на это, биологические исследования ЛОС на листьях (ЛОС, выделяемые с поверхности листьев) проводятся редко. Благодаря новому обзору Materic, Винсента Гаучи и исследователей из Открытого университета в Англии, у биологов и ученых-экологов есть ресурсы для изучения этих важных, но неуловимых соединений листвы.
Обзор опубликован в недавнем выпуске Applications in Plant Sciences и ориентирован на ученых-растениеводов, не знакомых с физическими или аналитическими методами, необходимыми для изучения науки о ЛОС. «Мы надеемся, что эта работа поможет ученым, которые хотели бы заняться исследованием летучих органических соединений в листве растений, получить исчерпывающий обзор доступных методов отбора проб и методов измерения, а также их стоимости», — говорит Materic.
ЛОС на листьях трудно измерить и они очень нестабильны.
Летучие органические соединения имеют низкие температуры кипения, в результате чего молекулы легко испаряются в воздух. ЛОС быстро реагируют с другими химическими веществами и с поверхностями инструментов, используемых для их измерения.
Для точного отбора проб ЛОС вокруг листа или ветки растения помещают камеру. Но измерить ЛОС на одном листе сложно.
Большинство листьев выделяют следовые количества ЛОС и создают множество технических и аналитических проблем для ученых. Камеры завода могут изменять многие факторы, вызывающие выброс ЛОС, такие как температура, свет и влажность (см.
Изображение), вызывая ложное считывание естественных выбросов ЛОС.
В обзоре объясняются компромиссы в доступных методах измерения ЛОС, что позволяет ученым легко сочетать надежные методы с научными вопросами.
Используя схемы и простые инструкции, Materic и его коллеги раскрывают плюсы и минусы двух сложных методов — газовой хроматографии и масс-спектрометрии с химической ионизацией.
Хотя оба метода могут разделять и измерять различные типы ЛОС, газовая хроматография позволяет ученым хранить образцы в течение длительного времени и при этом получать очень точные показания.
С другой стороны, масс-спектрометрия с химической ионизацией (с использованием ионов гидроксония [H3O +]) позволяет измерять летучие органические соединения в режиме реального времени. Например, масс-спектрометрия может определить, в какое время года целые сосновые леса выбрасывают в атмосферу больше всего терпенов. Однако некоторые типы ЛОС нельзя одновременно измерить или различить с помощью масс-спектрометрии, которая может быть необходима для понимания экологических и физиологических функций ЛОС для растений.
Ожидаемые достижения в этой области будут включать методы улавливания низких концентраций ЛОС с помощью временных данных высокого разрешения. Например, одновременные изменения количества ЛОС, выделяемых растением, могут определять, насколько быстро оно реагирует на атаки насекомых или заживляет недавнюю рану.