茉莉酸甲酯（MeJA）调控大豆芽苗异黄酮生物合成及抗氧化活性以增强对苏拉威西镰刀菌（Fusarium sulawense）的抗性研究

本研究针对大豆发芽过程中易受镰刀菌侵染导致品质下降的问题，通过外源施加茉莉酸甲酯（MeJA），系统探究了其对大豆芽苗异黄酮积累、抗氧化活性及抗病性的调控作用。结果表明，MeJA处理显著降低病害指数，上调异黄酮生物合成关键基因（PAL、C4H、4CL等），增强SOD、CAT活性及DPPH/ABTS自由基清除能力，并破坏病原菌菌丝形态，为绿色防控大豆发芽期病害提供了新策略。

　　

大豆芽苗作为一种营养丰富、即食性强的传统食品，在全球多个国家备受消费者青睐。然而，大豆在发芽过程中需要持续保持高温高湿环境，这恰恰为多种病原微生物的侵染提供了理想条件，尤其是镰刀菌（Fusarium）这类危害严重的植物病原真菌。近年来，由苏拉威西镰刀菌（Fusarium sulawense）引起的豆荚和种子黑斑坏死病在中国大豆产区逐渐蔓延，造成显著的经济损失。传统生产中常采用化学杀菌剂（如福美双、多菌灵）进行种子处理，但由此带来的残留问题及环境健康风险日益引起关注。因此，开发安全、高效的绿色防控方法已成为大豆芽苗产业亟待解决的关键问题。

在这一背景下，植物源生长调节剂茉莉酸甲酯（Methyl Jasmonate, MeJA）展现出巨大潜力。MeJA是一种存在于植物体内的天然信号分子，能够有效诱导植物抗病反应，调控次生代谢产物（如类黄酮、酚酸）的生物合成，并且对人体安全无害。已有研究表明，MeJA可增强多种作物（如小麦、番茄、苹果）对病原真菌的抗性，但其在大豆发芽系统中对抗镰刀菌的作用及机制尚不明确。为此，本研究团队在《Postharvest Biology and Technology》上发表论文，系统探讨了MeJA处理对感染苏拉威西镰刀菌的大豆芽苗的形态特性、抗氧化能力、异黄酮积累及相关基因表达的影响，为开发绿色高效的大豆芽苗病害防控技术提供了重要理论依据。

本研究主要采用了以下关键技术方法：以大豆品种‘ZH13’为材料，设置对照组（CK）、病原菌接种组（F.S.）、MeJA单独处理组（100 μM MeJA）以及MeJA与病原菌共处理组（100 μM MeJA + F.S. 和 300 μM MeJA + F.S.），在发芽第1、3、5、7天取样分析；通过病害指数评估和形态学测量评价抗病效果；采用高效液相色谱（HPLC）定量10种异黄酮组分；测定超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）、丙二醛（MDA）和过氧化氢（H₂O₂）水平以评估抗氧化状态；使用实时荧光定量PCR（qRT-PCR）分析异黄酮生物合成通路关键基因表达；借助扫描电子显微镜（SEM）观察病原菌菌丝和孢子形态结构。

3.1. MeJA对病害指数及形态特性的影响

实验结果显示，接种F.sulawense显著提高了大豆芽苗的病害指数，但外源施加MeJA（尤其是100 μM和300 μM浓度）有效降低了病害严重程度，其中300 μM MeJA处理使发病指数降低26%。同时，MeJA处理促进芽苗伸长和增重，发芽第7天时，MeJA处理组芽长和鲜重均显著高于病原菌接种组和对照组。

3.2. MeJA对抗氧化酶活性、MDA及H₂O₂含量的影响

MeJA处理显著增强了抗氧化酶系统活性。在发芽第5天，100 μM MeJA + F.S.处理组的SOD和CAT活性分别达到峰值193 kU kg^?1和117 kU kg^?1。相反，病原菌接种组中H₂O₂和MDA（膜脂过氧化标志物）含量最高，而MeJA处理有效抑制了它们的积累，表明MeJA缓解了氧化损伤。

3.3. MeJA对异黄酮含量的影响

HPLC分析表明，MeJA处理显著提高了大豆芽苗中异黄酮总量，尤其在发芽第5天，100 μM MeJA + F.S.处理组异黄酮含量最高（9.57 g kg^?1）。各异黄酮组分中，以苷元形式（如染料木素、大豆苷元）和丙二酰基 glucosides 为主，其中染料木素（genistein）含量最高（约1.3 g kg^?1），乙酰大豆苷（acetyl daidzin）最低（约0.19 g kg^?1）。

3.4. MeJA对总酚含量及抗氧化活性的影响

MeJA处理显著提升了总酚含量（TPC）及抗氧化能力（DPPH、ABTS、FRAP assay）。在300 μM MeJA + F.S.处理下，发芽第5天时DPPH自由基清除能力达到28.68 mmol TE kg^?1，ABTS和FRAP值也显著高于其他组，说明MeJA增强了芽苗的氧化应激防御能力。

3.5. MeJA对基因表达水平的影响

qRT-PCR分析显示，MeJA处理显著上调了异黄酮生物合成通路多个关键基因的表达，包括苯丙氨酸解氨酶（PAL）、肉桂酸-4-羟化酶（C4H）、4-香豆酰辅酶A连接酶（4CL）、查尔酮合成酶（CHS）、异黄酮合成酶（IFS）和查尔酮异构酶（CHI）。其中300 μM MeJA处理使PAL表达水平提高3倍，CHS表达上调4.5倍，充分证实MeJA通过转录调控促进异黄酮积累。

3.6. MeJA对大豆芽苗微观结构的影响

SEM观察发现，未经MeJA处理的F.sulawense菌丝形态完整、孢子饱满；而经300 μM MeJA处理后，病原菌菌丝表面出现明显皱缩、畸变，孢子形态异常，表明MeJA直接破坏了病原菌的结构完整性。

4. 讨论与结论

本研究通过多维度实验证据表明，外源施加MeJA可通过多重机制增强大豆芽苗对苏拉威西镰刀菌的抗性：其一，MeJA诱导系统性抗性，降低病害指数并改善芽苗生长性状；其二，MeJA激活苯丙烷代谢通路，上调PAL、C4H、4CL、CHS等关键基因表达，促进异黄酮积累；其三，MeJA增强抗氧化酶系统（SOD、CAT）活性，降低H₂O₂和MDA水平，缓解氧化损伤；其四，MeJA直接破坏病原菌形态结构，抑制其侵染能力。这些发现不仅阐明了MeJA在大豆-病原菌互作中的调控机制，也为开发基于植物源诱导剂的绿色保鲜技术提供了重要实践依据。该研究对推进大豆芽苗安全生产、减少化学农药使用具有显著的应用价值，同时为其他作物采后病害防控研究提供了新思路。