辣椒作为一种广受欢迎的蔬菜，其种植过程中普遍使用农药，如吡虫啉（IMI），以应对害虫侵扰。然而，农药残留对环境和食品安全构成威胁，尤其是吡虫啉这种高效内吸性杀虫剂。香豆素是一种植物次级代谢产物，已知在缓解非生物胁迫中发挥重要作用，但其在减少农药残留及改善作物品质中的潜力鲜有深入研究。
近日，热带农林学院孙然锋教授团队在Journal of Agricultural and Food Chemistry发表一篇题为“Plant Coumarin Metabolism–Microbe Interactions: An Effective Strategy for Reducing Imidacloprid Residues and Enhancing the Nutritional Quality of Pepper”的研究论文，揭示了香豆素与微生物协同提高辣椒营养价值及降解农药残留的作用机制。本研究通过分析2小时至28天吡虫啉在辣椒果实中的残留动态，发现香豆素处理显著降低了其中的吡虫啉浓度。这一发现揭示了香豆素在促进农药降解或减少其在果实中转移积累方面的有效性。
进一步的研究揭示，香豆素能够上调苯丙烷代谢途径相关基因的表达，从而显著提升辣椒中类黄酮、酚酸、植物激素以及辣椒素的含量。这些次级代谢产物不仅增强了辣椒的营养价值，而且对于提升植物的抗逆境能力具有显著意义。研究同时指出，香豆素处理显著提升了辣椒根际和叶际中益生微生物的多样性。研究发现，这些益生微生物的多样性与辣椒次级代谢产物的分泌量之间存在正相关关系。进一步的分析表明，香豆素通过调控苯丙烷代谢途径与自身合成途径，以及与微生物的协同作用，共同提升了辣椒的品质和农药降解效率。综上所述，该研究阐明了香豆素通过调控植物代谢途径及植物-微生物相互作用来降解吡虫啉残留的作用机制。这项研究不仅为减少农药残留提供了一种有效的策略，还揭示了植物次级代谢与微生物群落之间的复杂相互作用，为未来绿色农业技术的发展提供了新的思路和方法。
硕士研究生李蒙蒙为论文的第一作者，孙然锋教授、李栋副研究员为论文通讯作者。本研究得到了国家自然科学基金（22067004）和海南省自然科学基金 （321CXTD436）的支持。
论文原文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.jafc.4c10038#
(图文：孙然锋，审核：王睿)
海南大学
