基于析因设计优化白木香复合诱导剂及其诱导效果评价

为解决天然沉香形成周期长、供需失衡的问题，广东药科大学团队通过析因设计（DoE）优化甲基茉莉酸（MeJA）、甲酸（FA）和真菌Botryosphaeria rhodina A13（A13）的复合诱导剂配方。研究发现1%MeJA+1%FA+A13组合可高效促进白木香（Aquilaria sinensis）在9个月内形成符合《中国药典》2020版标准的沉香，为人工沉香生产提供了新策略。

　　

沉香作为传统名贵药材和香料，其形成需经历数十年自然损伤或微生物侵染，导致天然资源极度稀缺。白木香（Aquilaria sinensis）是中国特有的沉香来源植物，但传统人工诱导方法存在效率低、质量不稳定等问题。如何通过科学手段模拟自然形成机制并优化诱导工艺，成为解决沉香产业瓶颈的关键。

广东药科大学联合广东省微生物研究所的研究团队在《Scientific Reports》发表论文，通过析因设计（DoE）系统优化了甲基茉莉酸（MeJA）、甲酸（FA）和内生真菌Botryosphaeria rhodina A13（A13）的复合诱导方案。研究首先建立白木香离体枝条模型进行单因素实验，筛选出MeJA（0.1%-10%）、FA（0.05%-1%）和A13（5%-15%）的有效浓度范围。随后采用2⁴
析因设计分析四因素（MeJA浓度、FA浓度、A13浓度、诱导时间）的主效应和交互作用，发现诱导时间（D-Time）>MeJA浓度（A-MeJA）>FA浓度（B-FA）>A13浓度（C-A13）的影响排序。通过总归一化值（OD）计算和TOPSIS算法双重验证，确定1%MeJA+1%FA+A13为最优组合。

关键技术包括：1）离体枝条模型快速筛选诱导剂；2）气相色谱-质谱联用（GC-MS）分析次级代谢产物；3）正交偏最小二乘判别分析（OPLS-DA）识别差异化合物；4）基于《中国药典》2020版标准的乙醇提取物（EEC%）、沉香四醇含量及HPLC特征图谱等质量评价体系。

单因素实验
通过GC-MS分析发现10%MeJA处理组总峰面积最大（51.2×10⁸
），但高浓度乙醇溶剂导致植物脱水死亡。FA和A13组共同代谢物为4-羟基-3,5-二甲氧基苯甲醛，表明化学与生物诱导存在协同效应。

析因设计优化
建立的回归模型（R²
=0.9805）显示，诱导时间对OD值呈负效应（-0.15），而MeJA浓度呈正效应（+0.095）。交互作用中BD（FA浓度×时间）贡献率最高（34.70%），表明时间与酸性环境的协同作用至关重要。

体内验证实验
18批白木香田间试验显示：9个月诱导组EEC%达12.83-15.97%，沉香四醇含量0.19-0.86%，均符合药典标准（EEC%≥10%，沉香四醇≥0.1%）。HPLC特征图谱相似度（0.885-0.960）和GC-MS指纹图谱分析证实，复合诱导剂显著促进2-(2-苯乙基)色酮和倍半萜类化合物积累，其表观丰度比（R=2.28）更接近天然沉香（R=1.05）。

该研究首次将析因设计应用于沉香诱导剂优化，阐明MeJA通过激活茉莉酸途径促进倍半萜合成，而FA和A13协同增强应激响应。所建立的离体筛选-多组学验证-田间评价体系，为珍稀药用植物资源的高效开发提供了范式。研究成果不仅缩短人工沉香生产周期至9个月，更推动了中国沉香质量分级标准的科学化进程。