四川农业大学农学院研究团队揭示间套作变光环境提高大豆种荚霉变抗性的异黄酮代谢调控功能

　　近日，四川农业大学杨文钰、刘江团队“复合种植作物化学生态学”研究组，在Plant, Cell & Environment（中科院一区TOP）上发表了题为“Changing light promotes isoflavone biosynthesis in soybean pods and enhances their resistance to mildew infection”的研究论文，揭示了带状间套作变光环境促进大豆种荚异黄酮合成、提高霉变抗性的代谢调控机理。

 

　　Fusarium verticillioides等田间真菌病害导致大豆品质低劣、产量降低，是南方大豆生产的重要瓶颈。种荚是豆科植物抵御外界环境胁迫的第一道防线，对大豆田间霉变具有积极的防御作用。玉米-大豆带状复合种植模式下，大豆种荚霉变发生率显著降低，但其原因尚不清楚。同时玉米-大豆套作变光环境能促进大豆籽粒中异黄酮的合成积累（Food Chem, 2016, 207: 107-114）。本研究通过多年的田间模拟试验，探究了不同生育时期遮荫条件下，大豆种荚霉变抗性及代谢群体的变化规律；证实了变光环境，特别是“营养生长期荫蔽-生殖生长期复光”处理能显著提高大豆豆荚的霉变抗性。代谢组学分析和外源茉莉酸及其合成抑制剂处理试验，进一步揭示了变光环境与豆荚内源茉莉酸对异黄酮合成及霉变抗性具有协同提升作用。变光环境通过促进豆荚中异黄酮合成通路上游组成型异黄酮苷元和葡萄糖苷的积累，为下游诱导型异黄酮（丙二酰基化异黄酮、大豆抗毒素）合成提供了充足前体物；当豆荚遭受霉菌侵染时，其茉莉酸信号通路启动，并进一步促进了诱导型异黄酮的合成，从而协同提高了豆荚的霉变抗性。

 

　　该研究为复合种植作物抗逆机制的阐释提供了新的见解，为植物复合胁迫-交叉抗性理论的完善奠定了基础。硕士研究生李晓曼、杨才琼（现于德国马普化学生态研究所攻读博士）为论文并列第一作者，杨文钰、刘江教授为通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金、四川省杰出青年科技人才项目等资助。

 

　　原文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1111/pce.14128