茉莉酸甲酯通过激活异黄酮生物合成与抗氧化系统增强大豆芽对苏拉威西镰刀菌的抗性

本研究针对大豆芽萌发期间易受苏拉威西镰刀菌（Fusarium sulawense）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病害指数、异黄酮积累、抗氧化活性及防御基因表达的调控作用。结果表明，300 μM MeJA处理使感染大豆芽的病害指数降低26%，并通过上调PAL、C4H、CHS等关键基因表达显著促进异黄酮生物合成（最高达9.57 g kg?1），同时增强SOD（117 kU kg?1）、CAT（193 kU kg?1）活性和总酚含量（TPC）。该研究为利用植物激素诱导抗病性及功能性成分强化提供了创新策略。

　　

大豆芽作为一种营养丰富的即食食品，在东亚多个国家备受消费者青睐。然而，其在萌发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。其中，镰刀菌（Fusarium）属真菌是危害最严重的病原之一，可导致大豆芽出现萎蔫、根腐、种子腐烂等多种病害症状，造成重大经济损失。近年来，中国新发现的苏拉威西镰刀菌（Fusarium sulawense）更是对大豆荚和种子产生黑色坏死病斑，严重威胁大豆芽生产。传统上，生产者多采用杀菌剂如福美双、多菌灵等化学药物处理种子，但这些方法可能带来环境和健康风险。因此，开发安全、绿色的替代方法以增强大豆芽的抗病性及功能性成分含量，已成为产业和科研关注的重点。

茉莉酸甲酯（Methyl jasmonate, MeJA）是一种天然植物生长调节剂，能在采后作物中有效抑制病害并激活防御反应。此前研究表明，MeJA可提升多种作物的抗氧化活性，并调控类黄酮等次级代谢产物的生物合成。然而，关于MeJA在大豆芽抗病及异黄酮积累中的作用仍缺乏系统研究。为此，本研究以苏拉威西镰刀菌侵染的大豆芽为模型，探究不同浓度MeJA（100 μM和300 μM）对大豆芽形态、抗氧化特性、异黄酮含量及相关基因表达的影响，旨在为开发绿色高效的豆芽病害防控和营养强化技术提供理论依据。该研究成果发表于《Postharvest Biology and Technology》。

为开展本研究，作者团队建立了大豆芽萌发与病原接种实验体系，使用‘ZH13’品种大豆，经消毒和预浸后分别进行不同处理：对照组（CK）、仅接菌组（F.S.）、MeJA单独处理、MeJA与病原共处理（100 μM和300 μM）。通过高效液相色谱（HPLC）定量分析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；采用福林酚法测总酚含量（TPC），并利用DPPH、ABTS和FRAP法评估抗氧化能力；运用实时荧光定量PCR（qRT-PCR）分析异黄酮生物合成相关基因表达；通过扫描电子显微镜（SEM）观察菌丝和孢子形态结构。所有数据均进行三重生物学重复，采用方差分析（ANOVA）和Tukey检验进行统计比较。

3.1. MeJA对病害指数和形态特性的影响

接菌对照组（F.S.）大豆芽生长受抑制，且从第3天起出现显著红褐色症状，病害指数持续上升。而经100 μM和300 μM MeJA处理后，接菌大豆芽的病害指数显著降低，其中300 μM MeJA使第7天的病害指数降低26%。MeJA处理还促进芽长和鲜重增加，其中300 μM处理组芽长达到16.7 cm，鲜重为1.72 g，均高于接菌对照组（12.5 cm, 1.42 g）。表明MeJA有效缓解了病原感染导致的生长抑制。

3.2. MeJA对抗氧化酶活性、MDA和H₂O₂水平的影响

MeJA处理显著增强抗氧化酶活性。在第5天，100 μM MeJA接菌组的SOD和CAT活性分别达到峰值117 kU kg^?1和193 kU kg^?1。接菌对照组H₂O₂含量最高（1.2–3.1 mmol kg^?1），而MeJA处理显著降低MDA含量，其水平高低顺序为：F.S. > 300 μM > 100 μM > CK > 单独MeJA。说明MeJA通过激活抗氧化系统减轻了氧化损伤。

3.3. MeJA对异黄酮含量的影响

HPLC分析表明，MeJA处理显著提高大豆芽异黄酮总量，以第5天最为明显，100 μM MeJA接菌组异黄酮总量达9.57 g kg^?1。10种异黄苷中，染料木苷（genistin, ～1.3 g kg^?1）含量最高，乙酰大豆苷（acetyl daidzin, ～0.19 g kg^?1）最低。苷元形式（daidzein, genistein, glycitein）占总异黄酮约35%。各处理异黄酮含量顺序为：100 μM > 300 μM > 单独MeJA > CK > F.S.。

3.4. MeJA对总酚含量（TPC）和抗氧化活性的影响

除接菌组外，MeJA处理使TPC从第1天到第7天增加2倍。DPPH、ABTS和FRAP assays显示，100 μM MeJA接菌组的抗氧化活性最高，DPPH值达28.68 mmol TE kg^?1，ABTS为21.97 mmol TE kg^?1，FRAP为40.68 mmol TE kg^?1，均显著高于接菌对照组。表明MeJA在提升酚类物质含量的同时增强了整体抗氧化能力。

3.5. MeJA对基因表达水平的影响

qRT-PCR分析（第5天）显示，MeJA处理显著上调异黄酮生物合成途径多个关键基因表达。300 μM MeJA使苯丙氨酸解氨酶（PAL）表达较对照提高3倍，肉桂酸4-羟化酶（C4H）、4-香豆酸辅酶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）表达均显著上升。而RNA helicase 3（RH3）表达则下调。证明MeJA在转录水平激活了苯丙烷代谢和异黄酮特异合成途径。

3.6. MeJA对大豆芽微观结构的影响

SEM观察发现，接菌对照组中苏拉威西镰刀菌菌丝和孢子形态完整；而经300 μM MeJA处理后，菌丝表面出现明显异常，孢子形态不规则，表明MeJA直接破坏了病原菌结构，可能通过此机制增强物理防御。

本研究系统证实了茉莉酸甲酯（MeJA）处理可通过多重机制增强大豆芽对苏拉威西镰刀菌的抗性：一方面直接破坏病原菌形态结构，另一方面激活宿主抗氧化系统（提升SOD、CAT活性，降低MDA和H₂O₂积累）和苯丙烷代谢通路关键基因表达（PAL、C4H、4CL、CHS、IFS等），促进异黄酮和酚类物质积累，从而降低病害指数并改善形态指标。该研究首次将MeJA诱导抗病性与功能性成分强化在大豆芽体系中结合，为绿色防控豆类萌发期病害及开发高营养价值芽苗食品提供了重要理论依据和实践方向。今后研究可进一步解析MeJA信号转导与异黄酮生物合成网络的交互机制，以及在不同基因型大豆中的普适性。