茉莉酸甲酯（MeJA）调控大豆芽苗异黄酮合成与抗氧化系统以增强对Fusarium sulawense抗性的机制研究

本研究针对大豆发芽过程中易受Fusarium sulawense侵染导致品质劣变的问题，通过外源施加茉莉酸甲酯（MeJA）处理，系统探究了其对大豆芽苗病害指数、异黄酮生物合成、抗氧化活性及防御基因表达的调控作用。结果表明，100–300?μM MeJA处理显著降低病害指数26%，并通过激活PAL、C4H、IFS等关键基因表达促进异黄酮积累（最高达9.57?g?kg?1），同时提升SOD（117?kU?kg?1）、CAT（193?kU?kg?1）活性及DPPH/ABTS抗氧化能力。该研究为绿色防控豆芽病害和功能性成分强化提供了新策略。

　　

大豆芽苗作为一种营养丰富的即食食品，在全球多个国家备受消费者青睐。然而，其在发芽过程中需要的高温高湿环境，也使其成为多种病原菌侵染的温床，尤其是镰刀菌属（Fusarium）真菌，可导致豆芽出现萎蔫、根腐、种子腐烂和豆荚枯死等严重症状，造成巨大的经济损失。近年来，在中国发现的Fusarium sulawense更是引起大豆豆荚和种子出现黑色坏死病斑的重要病原。传统的防治手段多依赖福美双、多菌灵等化学杀菌剂，这不仅带来环境和健康风险，也日益受到消费者的抵制。因此，开发安全、高效的绿色防控技术已成为产业和研究的迫切需求。

在此背景下，植物源生长调节剂茉莉酸甲酯（Methyl Jasmonate, MeJA）走入了研究人员的视野。它是一种重要的天然植物生长调节剂，能有效激发植物的防御反应，抑制采后病害，且作为食品添加剂或植物处理剂使用时，尚无对人体健康产生不利影响的报告。此前的研究表明，MeJA能增强多种作物采后的抗氧化活性，并调控类黄酮等次级代谢物的生物合成。然而，关于利用MeJA调控大豆发芽过程中的生理代谢以增强其对特定病原菌抗性的研究尚属空白。

为了回答这一问题，研究人员在《Postharvest Biology and Technology》上发表了一项深入研究。他们以‘ZH13’大豆品种为材料，在发芽过程中人工接种F. sulawense孢子（1.0×10⁶?CFU?mL^?1），并同时用100?μM和300?μM两种浓度的MeJA进行处理，系统研究了MeJA对大豆芽苗形态、抗氧化特性、异黄酮含量以及异黄酮生物合成相关基因表达谱的影响。

为开展本研究，作者团队运用了多项关键技术方法：对大豆芽苗进行了病害指数视觉评估和形态学测量；采用试剂盒法测定了超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)活性以及丙二醛(MDA)和过氧化氢(H₂O₂)含量；利用高效液相色谱(HPLC)对10种异黄酮组分进行了定性与定量分析；通过福林酚法和多种自由基清除法（DPPH、ABTS、FRAP）评估了总酚含量(TPC)和抗氧化能力；采用实时定量PCR(qRT-PCR)技术分析了PAL、C4H、4CL、CHS、IFS等9个异黄酮生物合成关键基因的表达水平；并借助扫描电子显微镜(SEM)观察了MeJA对病原菌菌丝和孢子形态结构的直接影响。

研究结果丰富而系统：

3.1. MeJA对病害指数和形态特性的影响

视觉观察和量化分析表明，接种F. sulawense显著提高了大豆芽苗的病害指数，而MeJA处理（尤其是300?μM）有效缓解了病害症状，使病害指数降低了26%。在形态上，MeJA处理促进了芽苗的生长，其芽长和鲜重在处理第7天均显著高于病原菌接种组(F.S.)和空白对照组(CK)。

3.2. MeJA对抗氧化酶活性、MDA和H₂O₂水平的影响

抗氧化酶系统检测发现，MeJA处理显著提升了CAT和SOD的活性，峰值分别出现在发芽第5天（117 kU kg^?1）和第3天（193 kU kg^?1）。与此同时，指示膜脂过氧化程度的MDA含量和H₂O₂水平在MeJA处理组中显著低于F.S.处理组，表明MeJA有效减轻了病原菌侵染引发的氧化损伤。

3.3. MeJA对异黄酮含量的影响

HPLC分析揭示了MeJA对异黄酮合成的强大促进作用。共检测到10种异黄酮，其中糖苷形式约占28%，苷元形式约占35%。Genistin（约1.3 g kg^?1）是最丰富的异黄酮，而乙酰大豆苷（Acetyl daidzin）含量最低（约0.19 g kg^?1）。总异黄酮含量在发芽第5天达到峰值，且100?μM MeJA + F.S.处理组的含量最高（9.57 g kg^?1），显著高于其他组。

3.4. MeJA对TPC和抗氧化活性的影响

与异黄酮结果一致，MeJA处理也显著提高了总酚含量(TPC)和抗氧化能力（DPPH、ABTS、FRAP assay）。在发芽中后期，100?μM和300?μM MeJA处理组的这些指标均显著高于病原菌接种组和对照组，说明MeJA全面增强了大豆芽苗的抗氧化防御体系。

3.5. MeJA对基因表达水平的影响

qRT-PCR分析（第5天）显示，MeJA处理显著上调了异黄酮生物合成通路上的多个关键基因。300?μM MeJA处理使PAL、C4H、4CL、CHS和IFS的表达量相较CK组提高了2.3到4.5倍不等，清晰地从分子层面解释了异黄酮积累的原因。

3.6. MeJA对大豆芽苗微观结构的影响

SEM观察提供了一个直观的证据：300?μM MeJA处理导致F. sulawense的菌丝表面出现异常和畸形，孢子形态也变得不规则，表明MeJA对病原菌的生长有直接的抑制作用。

归纳研究结论与讨论部分，本研究证实了外源施加MeJA是一种防控大豆发芽期F. sulawense侵染的有效策略。其作用机制是双重的：一方面，MeJA直接抑制了病原菌的正常生长；另一方面，也是更重要的，它激活了大豆自身的防御系统。MeJA通过上调苯丙烷代谢通路（Phenylpropanoid Pathway）和异黄酮合成通路中的关键基因（PAL, C4H, 4CL, CHS, IFS等），促进了具有抗菌和抗氧化活性的异黄酮和酚类物质的合成与积累。同时，它增强了SOD、CAT等抗氧化酶的活性，有效清除了病原菌侵染引发的过量活性氧(ROS)，减轻了氧化损伤，从而维持了细胞膜的完整性（低MDA水平）和细胞的正常功能。

该研究的重要意义在于，它不仅为大豆芽苗的绿色生产和采后保鲜提供了一个安全、有效的新方法——使用天然植物源诱抗剂MeJA，而且深入揭示了MeJA激发植物自身抗病性的生理与分子机制。这项研究成果对减少化学杀菌剂在芽苗菜生产中的使用、提升发芽农产品的营养价值和安全品质具有重要的实践意义，也为其他作物采后病害的生物防治提供了理论参考和实践范例。