茉莉酸甲酯通过增强异黄酮生物合成和抗氧化活性抑制Fusarium sulawense对大豆芽的侵染

本研究针对大豆芽在萌发过程中易受Fusarium sulawense侵染的问题，探讨了茉莉酸甲酯(MeJA)处理对大豆芽异黄酮含量、抗氧化活性及抗病性的影响。结果表明，300 μM MeJA处理使染病大豆芽的病指降低26%，并显著上调PAL、C4H、4CL等异黄酮合成关键基因表达，使异黄酮含量最高达9.57 g·kg-1。该研究为大豆芽病害的绿色防控提供了新策略。

　　

在追求健康饮食的今天，大豆芽作为一种营养丰富的即食食品，深受消费者喜爱。然而，大豆在发芽过程中需要温暖湿润的环境，这恰恰为病原菌的滋生提供了温床。其中，镰刀菌(Fusarium)是一类危害严重的植物病原真菌，近年来新发现的Fusarium sulawense更是给大豆生产带来了新的挑战。传统农业生产中常使用化学农药来防治病害，但由此带来的残留问题和环境危害不容忽视。因此，开发安全、有效的绿色防控技术成为当务之急。

正是在这样的背景下，研究人员将目光投向了茉莉酸甲酯(MeJA)这种天然植物生长调节剂。MeJA是植物体内重要的信号分子，能够激活植物的防御系统，诱导抗病性。更为重要的是，MeJA作为食品添加剂或植物处理剂使用时，尚未见对人体健康有不良影响的报道。那么，MeJA能否帮助大豆芽抵御Fusarium sulawense的侵染？它又是通过什么机制发挥作用的？为了回答这些问题，研究人员开展了一项系统研究，相关成果发表在《Postharvest Biology and Technology》上。

研究人员主要运用了以下关键技术方法：以'ZH13'大豆为材料，设置不同处理组（对照组、病原菌接种组、MeJA处理组等），通过病指评估和形态学观察分析MeJA的抗病效果；采用酶联免疫法测定超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)等抗氧化酶活性以及丙二醛(MDA)、过氧化氢(H₂O₂)含量；利用高效液相色谱法(HPLC)定量分析10种异黄酮成分；通过实时荧光定量PCR(qRT-PCR)检测异黄酮生物合成相关基因的表达水平；运用扫描电子显微镜(SEM)观察病原菌菌丝和孢子的超微结构变化。

3.1. MeJA对病指和形态特性的影响

研究发现，MeJA处理显著降低了F. sulawense侵染大豆芽的病指，其中300 μM MeJA处理7天后病指降低26%。在形态方面，MeJA处理促进了大豆芽的生长，染病大豆芽的芽长和鲜重均显著高于未处理的染病组。这表明MeJA不仅能减轻病害症状，还能改善大豆芽的生长发育。

3.2. MeJA对抗氧化酶活性、MDA和H₂O₂含量的影响

在抗氧化系统方面，100 μM MeJA处理在第5天使CAT活性达到峰值117 kU·kg^-1，在第3天使SOD活性达到峰值193 kU·kg^-1。同时，MeJA处理显著降低了氧化损伤指标MDA和H₂O₂的含量。这些结果说明MeJA能够增强大豆芽的抗氧化能力，减轻病原菌侵染引起的氧化胁迫。

3.3. MeJA对异黄酮含量的影响

HPLC分析显示，MeJA处理显著提高了大豆芽的异黄酮含量，其中以第5天的100 μM MeJA处理组最高，达9.57 g·kg^-1。在异黄酮组成中，苷元形式（如染料木素）占比最高（约35%），其次是丙二酰基葡萄糖苷、葡萄糖苷和乙酰基葡萄糖苷。这表明MeJA不仅能提高异黄酮总量，还改变了其组成比例。

3.4. MeJA对总酚含量和抗氧化活性的影响

MeJA处理使大豆芽的总酚含量(TPC)在7天内增加了2倍，同时显著提高了DPPH、ABTS和FRAP三种方法测定的抗氧化活性。其中100 μM MeJA处理组的DPPH值最高达28.68 mmol TE·kg^-1。这表明MeJA通过促进酚类物质的积累，增强了大豆芽的抗氧化能力。

3.5. MeJA对基因表达水平的影响

基因表达分析显示，MeJA处理显著上调了异黄酮生物合成途径中的多个关键基因，包括PAL（苯丙氨酸解氨酶）、C4H（肉桂酸-4-羟化酶）、4CL（4-香豆酸辅酶A连接酶）、CHS（查尔酮合成酶）、IFS（异黄酮合成酶）和CHI（查尔酮异构酶）。其中300 μM MeJA处理使PAL表达量提高了3倍。这表明MeJA是通过转录水平调控来促进异黄酮的生物合成。

3.6. MeJA对大豆芽微观结构的影响

SEM观察发现，300 μM MeJA处理导致F. sulawense的菌丝表面出现异常，孢子形态也变得不规则。这直观地证明了MeJA对病原菌的直接抑制作用，可能是其抗病机制的重要组成部分。

研究结论和讨论部分指出，MeJA通过多重机制增强大豆芽对F. sulawense的抗性：一方面直接抑制病原菌的生长，另一方面通过激活植物的防御系统，包括增强抗氧化酶活性、促进酚类物质和异黄酮的积累以及上调防御相关基因的表达。特别值得注意的是，异黄酮不仅是重要的生物活性成分，本身也参与植物的防御反应。这项研究首次系统阐明了MeJA在调控大豆芽异黄酮生物合成和诱导抗病性方面的作用，为开发大豆芽病害的绿色防控技术提供了理论依据和实践指导。未来研究可进一步解析MeJA信号转导途径与异黄酮生物合成网络的交叉对话，为作物抗病育种和病害防控提供新思路。