A γ-valakton transzkriptómán és növényi hormonváltozásokon keresztül elősegíti a paradicsom palánta növekedését | Növényi molekuláris biológia

A mezőgazdaság műtrágyáktól való függőségének csökkentése érdekében egyre nagyobb az érdeklődés az új típusú műtrágyák iránt. Az esszenciális vegyületek a következők:ígéretes növekedésserkentők.A gamma-valakton, egy illékony szerves vegyület, amelyet az *S. stearothermiae* NRCB010 termel, kimutathatóan elősegíti a paradicsom palánta növekedését steril körülmények között. Ezért megvizsgáltuk a gamma-valakton különböző koncentrációinak hatását a paradicsom palánta növekedésére hidroponikus és üvegházi körülmények között, valamint a transzkripció és a hormonszintek megfelelő változásait. Az eredmények azt mutatták, hogy a gamma-valakton kezelés jelentősen elősegítette a paradicsom palánta növekedését, az optimális koncentráció 100 mg/l hidroponikus és 250 mg/l volt üvegházi körülmények között. Az IAA-aszparaginsav, IAA-glutaminsav,indol-3-acetamid, az indol-3-acetonitril, az indol-3-vajsav és a gibberellin mennyisége a levelekben, szárakban és gyökerekben jelentősen megnőtt. A transzkriptom elemzés kimutatta, hogy 6 órás γ-valerolakton kezelés után a differenciálisan expresszált, fokozott expressziójú gének (DEG) száma meghaladta a csökkent expressziójú gének számát; azonban 24 órás kezelés után fordított helyzetet figyeltek meg. A γ-valerolakton olyan mechanizmusokon keresztül elősegítheti a paradicsom palánták növekedését, mint a fotoszintézis, a növényi hormonok jelátvitele és a másodlagos metabolitok bioszintézise. Ez a tanulmány elméleti alapot nyújt a γ-valerolakton új növényi növekedésszabályozóként való alkalmazásához, és megalapozza a nagy hatékonyságú és környezetbarát mezőgazdasági biostimulánsok fejlesztését.

Morfológiai, transzkriptomikai és hormonális elemzések kimutatták, hogy a γ-valerolakton javítja a paradicsompalánták növekedését és növeli a hormonszintet.
Basu A, Prasad P, Das SN, Kalam S, Syed RZ, Reddy MS, El Enshasy H (2021) Növényi növekedést elősegítő rizoszféra baktériumok (PGPR), mint környezetbarát bioinokulátorok: legújabb eredmények, korlátok és kilátások. Sustainability 13(3): 1140
Campobenedetto S, Mannino G, Bickwilder J, Contartesse V, Karlova R, Bertea CM (2021) A tannin alapú biostimulánsok alkalmazása befolyásolja a paradicsom gyökérszerkezetét és javítja a sótűrő képességet. Sci Rep 11(1):354
Cao Hong, Gong Hong, Song Tao, Yu Ming, Pan Xin, Yu Juan, Qi Zhi, Du Yan, Liu Yan (2022) Az UvSte50 adapterfehérje szabályozza az *Ustilago maydis* patogenitását a MAPK jelátviteli útvonalon keresztül. *Acta Mycologica Sinica* 8(9):954
Castiglione AM, Mannino G., Contartesse V., Bertea CM, Ertani A. (2021) Mikrobiális biostimulánsok a modern mezőgazdaság igényeinek kielégítésére: ezen innovatív termékek összetétele, funkciói és alkalmazásai. Plants-Basel 10(8):1533
Chandel SS, Sharma KD (2023) A szénhidrát-anyagcsere útvonal génjeinek szabályozásának csökkenése magas hőmérsékleti stressz alatt a csicseriborsó levelek szacharóz- és keményítőtartalmának csökkenéséhez vezetett. Proceedings of the Indian Academy of Sciences 46(5):445–449
Chen K, Li GJ, Bressan RA, Song CP, Zhu JQ, Zhao Y (2020a) Az abszcizinsav dinamikája, jelátvitele és funkciója növényekben. J Integr Plant Biol 62(1):25–54
Chen S, Zhao Y, Zhao H, Chen S (2020b) A feltételezett lignin bioszintézis gének azonosítása nyírfafajban. Wood Structure and Function 34(5):1255–1265
Ding Z, Yao Y, Yao K, Hou H, Zhang Z, Huang Y, Wang S, Liao W (2024) Az SlSERK3B a fotoszintetikus kapacitás szabályozásával elősegíti a paradicsompalánták növekedését és fejlődését. International Journal of Molecular Sciences 25(2):1336
Geng Peng, Zhang Shuai, Liu Jie, Zhao Chao, Wu Jun, Cao Yong, Fu Chao, Han Xin, He Hui, Zhao Qiang (2020) A MYB20, MYB42, MYB43 és MYB85 szabályozzák a fenilalanint és a lignint a másodlagos bioszintézis során. Acta Physiologica Sinica 182(3):1272–1283
Guo Z, Chen Y, Wu D, Du Y, Wang M, Liu Z, Chu J, Yao S (2022) A transzkriptom analízis az exogén brasszinolid kulcsszerepét tárja fel a Pinellia ternata alkaloid bioszintézis útvonalában. International Journal of Molecular Sciences 23(18):10898
Gupta K, Wani SH, Razak A, Skalicki M, Samantara K, Gupta S, Pandita D, Goel S, Grewal S, Heynak V, Shiv A, El-Sabrout AM, Elansari HO, Alaklabi A, Brestik M (2022) Abszcizinsav: szerepe a gyümölcs fejlődésében és érésében. Front Plant Sci 13:817500
Hildebrandt TM, Nesi AN, Araujo VL, Brown HP (2015) Aminosavak katabolizmusa növényekben. Mol Plant 8(11):1563–1579
Horvath IT, Mehdi H, Fabos V, Boda L, Mika LT (2008) γ-velolakton: egy fenntartható energiaforrás és széntartalmú kémiai folyadék. Green Chem 10(2):238–242
Khalid F, Rashid Y, Asif K, Ashraf H, Maqsood MF, Shahbaz M, Zulfiqar U, Sardar R, Haider FW (2024) Növényi biostimulánsok: mechanizmusok és alkalmazások a növények abiotikus stresszhez való alkalmazkodásának fokozására. Journal of Soil Science and Plant Nutrition 24:6641–6690

Kishore PBK, Tiozone RN Jr, Fernie AR, Srinivasulu N (2022) Az abszcizinsav és szerepe a növények növekedésének, fejlődésének és terméshozam-stabilitásának szabályozásában. Trends in Plant Science 27(12):1283–1295
Kumar K, Raina SK, Sultan SM (2020) Arabidopsis MAPK jelátviteli útvonal és kölcsönhatásai abiotikus stresszre adott válaszként. Journal of Plant Biochemistry and Biotechnology 29(4):700–714
Lee D, Yeon YJ (2020) (R)-γ-valerát szintézise levulinsavból enantioszelektív kemoenzimatikus módszerrel. Process Biochem 90:113–117
Li F, Wu C, Liao B, Yu K, Ho Y, Meng L, Wang S, Wang B, Du M, Tian X, Li Z (2022) A tiadizolin elősegíti a gyapotlevél lehullását az etilén, auxin és citokinin közötti komplex kölcsönhatások szabályozásával. International Journal of Molecular Sciences 23(5):2696
Li J, Min S, Luo Q, Abdoulaye AH, Zhang S, Huang W, Zhang R, Chen Y (2023a) A GH3 család molekuláris jellemzése lucernában abiotikus stressz alatt. Gene 851:146982
Li Yan, Han Shuai, Qi Yong (2023b) A növényi auxin válaszfaktorok szerkezetével és funkcióival kapcsolatos kutatási eredmények. Journal of Integrative Plant Biology 65(3):617–632
Ma X, Zhang Y, Tureckova V, Xue GP, Ferney AR, Müller-Robert B, Balazadeh S (2018) Az SlNAP2 NAC transzkripciós faktor szabályozza a paradicsomlevél öregedését és a gyümölcstermést. Acta Physiologica Sinica 177(3):1286–1302.
Machik M., Gryta A., Frack M. (2020) Mezőgazdasági biotrágyák: koncepciók, stratégiák és hatásuk a talajmikroorganizmusokra. Progress in Agriculture 162:31–87
Moshinets OV, Babenko LM, Rogalsky SP, Jungin OS, Foster J, Kosakiwska IV, Potters G, Spears AJ (2019) kimutatták, hogy az őszi búzamagok bakteriális quorum-érzékelő jellel, az N-hexanoil-L-homoszerin-laktonnal (C6-HSL) történő előkezelése javíthatja a növények növekedését és a maghozamot. PLoS ONE 14(2):e0209460
Müller M. (2021) Az ellenség és a barát megkülönböztethetetlen: az abszcizinsav és az etilén kölcsönhatásai abiotikus stressz alatt. Plants-Basel 10(3):448
Moon HI, Kwon MK, Lee NR, Song SY, Song DH, Lee CH (2021) tömegspektrometrián alapuló metabolomikai módszerekkel hasonlították össze a különböző paradicsomok metabolitjait és funkcionális tulajdonságait. Front Nutr 8:659646
Ning Yi, Ding Yongkang, Chang Yonghong, Zhang Shuai, An Haiming, Fu Yongjun (2023) A metil-jázmonát alacsony koncentrációi elősegítik a Podocarpus macrophyllus növekedését a növényi hormonjelzés és a triterpenoid szintézis közötti egyensúly révén. Plant Growth Regulation 101(1):187–199
Pavlovich PV, Koshy P (2022) Különbségek a génexpressziós szekvenciában: RNS-szekvenálási adatok elemzése. Methods Mol Biol (Clifton NJ) 2508:279–318
Prisa D, Fresco R, Spagnuolo D (2023) Mikrobiális biotrágyák alkalmazása a növénytermesztésben és a rezisztencia fokozásában: áttekintés. Agric Basel 13(9):1666
Ren Feng, Liu Ning, Gao Bing, Shen Hui, Li Shuai, Li Li, Zheng Dan, Shen Wei, Gao Ning (2024) Illékony szerves vegyületek azonosítása a *Stenotrophomonas stearothermiae* baktériumban a paradicsompalánták kolonizációjának fokozása és növekedésének elősegítése érdekében. Journal of Applied Microbiology 135(10):lxae248
Ullah S, Schmidt A, Reichelt M, Tsai SJ, Gershenzon J (2022) Nincs antagonista kölcsönhatás a szalicilsav és a jázmonsav jelátviteli útvonalai között nyárfában. New Botanist 235(2):701–717
Wang Zhiqiang, Gou Xiaodong (2020) A receptorszerű protein kinázok a MAPK-ok előtt helyezkednek el a növényi fejlődés szabályozásában. International Journal of Molecular Sciences 21(20):7638
Wang Chao, Zhang Jie, Li Jie, Xie Jun, Chai Qiang (2024) Az exogén metil-jázmonát szabályozza az endogén hormonszintézist hidroponikusan termesztett póréhagymákban, elősegítve azok növekedését és fotoszintézisét. Horticultural Science 327:112861
Young T, Davis PJ, Reid JB (1996) Az auxin és a gibberellin relatív szerepének genetikai elemzése a borsószár megnyúlásának szabályozásában teljes fényviszonyok mellett. Acta Physiologica Sinica 110(3):1029–1034
Yu Z, Zhang F, Friml J, Ding Z (2022) Auxin jelátvitel: kutatási eredmények az elmúlt 30 évben. J Integr Plant Biol 64(2):371–392

Zhang Hua, Zheng Dan, Hu Chao, Cheng Wei, Lei Peng, Xu Hui, Gao Ning (2023) A Pseudomonas NRCB010 metabolitjai specifikus paradicsomgyökér-váladékot indukálnak a rizoszféra kolonizációjának fokozása érdekében. 13(5):664
Zhou Chao, Li Shuai, Zheng Yong, Lei Peng, Chen Yong, Ying Hua, Gao Ning (2022) Egy nagy energiatartalmú foszfátvegyület elősegíti a saláta növekedését a fotoszintézis, a növekedés fokozásával és a szisztémás stabilitással kapcsolatos folyamatok indukálásával. Journal of Soil Science and Plant Nutrition 22(2):1955–1969
Zhou X, Shen H, Yan X, Ma X, Leng J, Sun Y, Gao N (2024a) Az acetoin elősegíti a növények növekedését és enyhíti a sóstresszet a salátapalántákban az anyagcsere-útvonalak aktiválásával. Plants-Basel 13(23):3312
Zhou Chao, Zheng Yong, Leng Jun, Ma Chao, Niu Hui, Chen Yong, Ying Hui, Gao Ning (2024b) Az exogén kadaverin-foszfát hatása a salátapalánták növekedésére, fotoszintézisére és génexpressziójára. Chinese Journal of Soil Science and Plant Nutrition 24(1):537–546
Őszinte köszönetünket fejezzük ki a Nanjingi Műszaki Egyetem Nagy Teljesítményű Számítástechnikai Központjának a számítástechnikai erőforrások biztosításáért.
Ezt a kutatást a Kínai Nemzeti Természettudományi Alapítvány (32172673 és 31972503), valamint a Nanjingi Műszaki Egyetem Hallgatói Innovációs és Vállalkozói Képzési Platformjának projektje (2025DC0047, 2025DC1680, 2025DC1682) támogatta.
Biotechnológiai és Gyógyszerészeti Mérnöki Tanszék, Nanjingi Műszaki Egyetem, Nanjing 211816, Kína
Jiangsu Tartományi Légköri Környezetmegfigyelési és Szennyezés-ellenőrzési Kulcslaboratórium, Légköri Környezet- és Berendezéstechnológiai Együttműködési Innovációs Központ, Környezettudományi és Mérnöki Kar, Nanjingi Információtudományi és Technológiai Egyetem, Nanjing 210044, Kína
Fogalomalkotás, Shanshan Li; Az adatok gondozása: Xiyue Sha, Shanshan Li, Hui Shen; Formális elemzés, Fangfang Ren és Xin Tao; Finanszírozási beszerzés: Nan Gao, Weiye Chen, Xiyue Sha és Zhuorui Li; Módszertan, Fangfang Ren és Weiye Chen; Projekt adminisztráció, Nan Gao; Írás – eredeti tervezet, Fangfang Ren és Hui Shen; Írás, áttekintés és szerkesztés: Weishou Shen, Hui Shen és Nan Gao.
A Springer Nature semleges álláspontot képvisel a publikált térképeken szereplő területi igényekkel és intézményi hovatartozásokkal kapcsolatban.
A Springer Nature vagy licencadói (pl. egyesületek vagy más partnerek) kizárólagos szerzői jogokkal rendelkeznek e cikk felett a szerzőkkel vagy más szerzői jogok tulajdonosaival kötött kiadási megállapodásoknak megfelelően; a cikk elfogadott kéziratváltozatainak a szerzők általi önálló közzététele teljes mértékben az ilyen kiadási megállapodások feltételeinek és az alkalmazandó jogszabályoknak van alávetve.