茉莉酸调控下苋菜对氯氰菊酯胁迫的生理代谢响应机制及残留控制研究

本研究针对农药滥用导致的作物生理代谢紊乱及残留问题，创新性地通过外源茉莉酸(JA)处理缓解氯氰菊酯(CYP)对苋菜(Amaranthus hybridus L.)的毒害作用。研究人员发现100 μM JA能显著提升SOD、POD等抗氧化酶活性，降低H2O2和MDA等氧化损伤指标，并通过UHPLC-MS分析揭示JA促进类胡萝卜素、黄酮等218种次生代谢物积累。该研究为农药减量增效提供新策略，对发展可持续农业具有重要意义。

　　

在农业生产中，氯氰菊酯(CYP)作为高效广谱杀虫剂被广泛使用，但过量施用不仅导致作物氧化损伤和生长抑制，更会通过食物链威胁人类健康。苋菜作为营养丰富的速生蔬菜，其叶片易受虫害侵袭而引发农药滥用问题。欧洲食品安全局(EFSA)报告显示，苋菜中CYP残留常超出安全限值，而目前关于植物激素缓解农药毒性的研究仍属空白。

印度贝拿勒斯印度大学植物学系的研究人员通过田间试验，系统研究了100-200 ppm CYP胁迫下，50-200 μM茉莉酸(JA)对苋菜生理代谢的调控作用。研究发现推荐剂量CYP(100 ppm)引发兴奋效应(hormesis)，而双倍剂量(200 ppm)导致显著毒性，使超氧自由基(SOR)增加115.5%，丙二醛(MDA)升高62.86%。JA处理通过激活SOD(超氧化物歧化酶)、APX(抗坏血酸过氧化物酶)等抗氧化系统，使推荐剂量组生物量提升11.52%，双倍剂量组提升13.7%。UHPLC-MS分析显示JA2R1处理组次生代谢物数量从138种增至218种，其中类胡萝卜素含量翻倍，黄酮类增加25%。

关键技术包括：1) 分三次叶面喷施JA和CYP的交互处理；2) 通过DCFDA荧光显微技术可视化ROS分布；3) 采用QuEChERS前处理结合HPLC检测农药残留；4) UHPLC-Q-TOF-MS非靶向代谢组学分析；5) 叶面积仪和PAM-2500叶绿素荧光仪测定光合参数。

氧化参数变化

双倍CYP剂量使H₂O₂积累增加45.6%，100 μM JA处理使其降低31.7%。DCFDA荧光成像直观显示JA显著减弱ROS荧光信号，其中JA2组效果最佳。

抗氧化系统激活

JA2处理使SOD活性达287.37 U/g鲜重，DHAR(脱氢抗坏血酸还原酶)活性提升198.9%。非酶抗氧化剂GSH(谷胱甘肽)在JA3R1组增加51.7%，构成双重防御体系。

生长指标改善

JA2R1组叶面积增加30.5%，叶绿素a含量提升12.74%，Fv/Fm(光系统II最大量子产额)达0.83。代谢组显示苯丙烷类化合物增加80%，木质素前体芥子醇含量显著升高。

农药残留控制

HPLC分析发现JA3使R1组CYP残留降低27.7%，JA2R2组检测到171种代谢物，包括新出现的鞘脂类物质。

该研究首次阐明JA通过"抗氧化防御激活-次生代谢重编程"双途径缓解CYP毒性的机制，100 μM JA被证实为最优浓度。发现CYP诱导的兴奋效应为农药合理用量提供理论依据，而JA促进的代谢物变化为功能性蔬菜开发提供新思路。研究建立的"激素-农药"协同应用模式，为减少农药残留、保障农产品安全提供了可操作性方案，对推动绿色农业发展具有重要实践价值。