我們經常對「植物的味道」有著浪漫的想像，但植物所釋放的氣味分子，其實牽動著氣候、昆蟲行為，甚至人類的健康。這些氣味分子有一大類叫做萜烯類（terpenoids），它們不僅是天然香氣分子，還參與了植物防禦反應。而這些萜烯的合成，起點通常是兩個小小的分子：異戊烯基焦磷酸（IPP）與其異構物DMADP。在這些前驅物當中，異戊二烯（isoprene）可說是最基礎、最輕盈、也最具爭議性的代表。
為什麼那麼多農作物「不排放」異戊二烯？
異戊二烯是一種揮發性碳氫化合物（VOC），某些森林樹種如白楊（Populus）、尤加利（Eucalyptus）會大量釋放它，它們在炎熱時節產生如霧一般的氣體，甚至還能影響局部臭氧與懸浮微粒的濃度。然而，當植物學家檢測農作物時，卻發現玉米、小麥、水稻、大豆……這些主要糧食作物幾乎都不排放異戊二烯。
這並不是因為人類有意培育「不排放」異戊二烯的作物（畢竟它的排放與農作物的產量沒有直接關連），而是它們在馴化過程中就默默失去了這個能力。一開始，科學家以為是因為這些植物的異戊二烯合成酶基因（isoprene synthase, ISPS）早已退化成了偽基因，無法表現功能。畢竟，合成一個異戊二烯分子得耗費高達20個ATP與14個NADPH──對於講求產量效率的作物來說，這可是一筆不小的代謝負擔。
在大豆基因體的新發現，顯示事情可能沒那麼簡單
就在2025年，美國密西根州立大學的研究團隊在《PNAS》上發表一篇引人注目的論文[1]。他們發現在新版的大豆基因體中，居然存在兩個完整的ISPS基因：GmTPS8與GmTPS23。而這兩個基因，擁有所有異戊二烯合成酶應有的結構關鍵位點，也能在實驗中將DMADP轉化為異戊二烯，儘管效率遠低於尤加利樹。
這是否意味著，大豆其實會合成異戊二烯？於是，研究團隊進一步做了測試。他們發現，雖然大豆平常的確不分泌異戊二烯，但是當大豆葉片受到剪傷或燒灼等機械傷害時，會在數分鐘內從未受損的葉片釋放出異戊二烯。
他們把這種在「壓力條件下才啟動」的表現模式，稱為「隱性異戊二烯排放（cryptic isoprene emission）」。
為什麼植物要在受傷時釋放異戊二烯？
這個發現，剛好呼應了2025年4月刊登於《Science Advances》的另一篇論文[2]。在那篇研究中，科學家利用轉基因煙草建立了能與不能排放異戊二烯的兩個品系。他們發現：會排放異戊二烯的煙草，不但不容易被昆蟲啃食，還能更快啟動茉莉酸（JA）等植物防禦激素的表現，保護自己。
換句話說，異戊二烯不只是氣味分子，也是一種能夠「預備」防禦反應的訊號分子（priming signal）。它不一定要時時排放，只要能在關鍵時刻釋出，就能快速激發植物的荷爾蒙反應，讓防禦系統提前上線。
從這個角度看，大豆保留ISPS酵素、但只在受傷時短暫啟動，其實可能是一種演化上的取捨──在不浪費能量的前提下，保留防禦應變的能力。
問題來了：如果氣溫升高、傷害增加，農作物是否也會開始大量排放異戊二烯？如果答案是「是」，這就讓事情變得有點「尷尬」了。
2024年，另一篇發表於《Science》的研究指出[3]，像洛杉磯這類都市地區的空氣污染，已不單純來自車輛與工廠。當天氣變熱時，來自植物的異戊二烯與其他揮發性有機化合物的排放，會加速臭氧與懸浮微粒的生成。這類排放，在熱浪頻繁、農作密集的地區，甚至可能變成污染主因之一。（可參考我的文章）
那麼，如果我們本來以為「作物不會排放異戊二烯」，卻發現它們其實會在高溫或受傷時排放──那這對於空氣品質模型、農業排碳估算與氣候政策而言，無疑是一個警訊。
從這些研究我們可以看見一個悖論：異戊二烯對植物自身可能有好處，卻對人類的空氣品質造成負面影響。
對植物而言，它是一種在高溫與傷害下啟動的防禦工具；
對人類而言，它是一種在暖化加劇下無法忽視的潛在污染源。
這提醒我們：不能再簡單區分「天然就是好」、「污染都是人造的」。我們需要重新審視農業與環境科學之間的邊界，也要在作物育種、土地利用與污染控制之間，找到一條不自相矛盾的路。
或許，我們該問的問題不是「大豆會不會排放異戊二烯」，而是：我們準備好當它們開始排放時，要怎麼處理後果了嗎？當然，如果人類可以減少排放NOx，的確可以讓異戊二烯不成為問題；或許應該在氣象預報時，也將這部分列入報導的一部分？
參考文獻：
[1] Mostofa, M. G., Sahu, A., Xu, Y., Basrai, I., Doron, L., Lefrancois, V., & Sharkey, T. D. (2025). Cryptic isoprene emission of soybeans. Proceedings of the National Academy of Sciences, 122(24), e2502360122. https://doi.org/10.1073/pnas.2502360122
[2] Sahu, A., Mostofa, M. G., Doron, L., Xu, Y., Li, C., Zhang, Y., ... & Sharkey, T. D. (2025). Isoprene deters insect herbivory by priming plant hormone responses. Science Advances, 11(16), eadu4637. https://doi.org/10.1126/sciadv.adu4637
[3] Zhu, Q., Misztal, P. K., Pagonis, D., Karl, T., Park, J.-H., Hunter, J. F., ... & Goldstein, A. H. (2024). Temperature-dependent emissions dominate aerosol and ozone formation in Los Angeles. Science, 384(6701), 1324–1329. https://doi.org/10.1126/science.adg8204
