γ-ולאקטון מקדם גדילת שתילי עגבניות באמצעות שינויים בטרנסקריפטום ובורמוני צמחים | ביולוגיה מולקולרית של צמחים

כדי להפחית את התלות של החקלאות בדשנים כימיים, העניין בסוגים חדשים של דשנים גובר. תרכובות חיוניות הןמקדמי צמיחה מבטיחים.גמא-ולאקטון, תרכובת אורגנית נדיפה המיוצרת על ידי *S. stearothermiae* NRCB010, הוכחה כמקדמת גידול שתילי עגבניות בתנאים סטריליים. לכן, חקרנו את ההשפעות של ריכוזים משתנים של גמא-ולאקטון על גידול שתילי עגבניות בתנאי הידרופוניקה וחממה, וגם בדקנו את השינויים התואמים בתעתוק וברמות ההורמונים. התוצאות הראו שטיפול בגמא-ולאקטון קידם משמעותית את גידול שתילי העגבניות, עם ריכוזים אופטימליים של 100 מ"ג/ליטר ו-250 מ"ג/ליטר בתנאי הידרופוניקה וחממה, בהתאמה. תכולת חומצה אספרטית (IAA), חומצה גלוטמית (IAA),אינדול-3-אצטמיד, אינדול-3-אצטוניטריל, אינדול-3-חומצה בוטירית וגיברלין בעלים, גבעולים ושורשים גדלו משמעותית. ניתוח טרנסקריפטומים גילה כי לאחר 6 שעות של טיפול ב-γ-ולרולקטון, מספר הגנים המתבטאים באופן דיפרנציאלי (DEGs) עם ביטוי מוגבר עלה על מספר הגנים עם ביטוי מופחת; עם זאת, המצב ההפוך נצפה לאחר 24 שעות של טיפול. γ-ולרולקטון יכול לקדם צמיחת שתילי עגבניות באמצעות מנגנונים כגון פוטוסינתזה, איתות הורמוני צמחים וביוסינתזה של מטבוליטים משניים. מחקר זה מספק בסיס תיאורטי ליישום γ-ולרולקטון כווסת צמיחת צמחים חדשני ומניח את היסודות לפיתוח ביו-סטימולנטים חקלאיים יעילים ביותר וידידותיים לסביבה.

ניתוחים מורפולוגיים, טרנסקריפטומיים והורמונליים הראו כי γ-ולרולקטון משפר את צמיחת שתילי העגבניות ומגביר את רמות ההורמונים.
Basu A, Prasad P, Das SN, Kalam S, Syed RZ, Reddy MS, El Enshasy H (2021) חיידקי ריזוספרה מקדמי צמיחת צמחים (PGPR) כביו-אינוקולטורים ידידותיים לסביבה: התקדמות אחרונה, מגבלות וסיכויים. Sustainability 13(3): 1140
Campobenedetto S, Mannino G, Bickwilder J, Contartesse V, Karlova R, Bertea CM (2021) שימוש בביוסטימולנטים מבוססי טאנין משפיע על מבנה שורש העגבניות ומשפר את סבילות המלח. Sci Rep 11(1):354
Cao Hong, Gong Hong, Song Tao, Yu Ming, Pan Xin, Yu Juan, Qi Zhi, Du Yan, Liu Yan (2022) חלבון המתאם UvSte50 מסדיר את הפתוגניות של *Ustilago maydis* דרך מסלול האיתות MAPK. *Acta Mycologica Sinica* 8(9):954
Castiglione AM, Mannino G., Contartesse V., Bertea CM, Ertani A. (2021) ביו-סטימולנטים מיקרוביאליים לענות על צרכי החקלאות המודרנית: הרכב, פונקציות ויישומים של מוצרים חדשניים אלה. Plants-Basel 10(8):1533
Chandel SS, Sharma KD (2023) ירידה בגנים של מסלול מטבוליזם של פחמימות תחת לחץ בטמפרטורה גבוהה הביאה לירידה בתכולת הסוכרוז והעמילן בעלי חומוס. Proceedings of the Indian Academy of Sciences 46(5):445–449
Chen K, Li GJ, Bressan RA, Song CP, Zhu JQ, Zhao Y (2020a) דינמיקה, איתות ותפקוד של חומצה אבציסית בצמחים. J Integr Plant Biol 62(1):25–54
Chen S, Zhao Y, Zhao H, Chen S (2020b) זיהוי גנים ביוסינתטיים משוערים של ליגנין בעץ ליבנה. 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) SlSERK3B מקדם צמיחה והתפתחות של שתילי עגבניות על ידי ויסות יכולת פוטוסינתזה. כתב העת הבינלאומי למדעים מולקולריים 25(2):1336
Geng Peng, Zhang Shuai, Liu Jie, Zhao Chao, Wu Jun, Cao Yong, Fu Chao, Han Xin, He Hui, Zhao Qiang (2020) MYB20, MYB42, MYB43 ו-MYB85 מווסתים פנילאלנין וליגנין ביוסינתזה של דופן תא 1 [היווצרות ביוסינתזה של תאי 1]. Acta Physiologica Sinica 182(3):1272–1283
גואו ז', צ'ן י', וו ד', דו י', וואנג מ', ליו ז', צ'ו ג'יי, יאו ס' (2022) ניתוח טרנסקריפטומים מגלה תפקיד מפתח של ברסינוליד אקסוגני במסלול הביוסינתזה של אלקלואידים בפינליה טרנטה. כתב העת הבינלאומי למדעים מולקולריים 23(18):10898
גופטה ק', וואני ש', ראזאק א', סקאליקי מ', סמנטרה ק', גופטה ס', פנדיטה ד', גואל ס', גרוואל ס', היינאק ו', שיב א', אל-סברוט א', אלנסארי הו', אלאקלבי א', ברסטיק מ' (2022) חומצה אבציסית: תפקידה בהתפתחות והבשלה של פירות. Front Plant Sci 13:817500
Hildebrandt TM, Nesi AN, Araujo VL, Brown HP (2015) קטבוליזם של חומצות אמינו בצמחים. Mol Plant 8(11):1563–1579
Horvath IT, Mehdi H, Fabos V, Boda L, Mika LT (2008) γ-וולולקטון: נוזל כימי המכיל אנרגיה בת קיימא ופחמן. Green Chem 10(2):238–242
ח'אלד פ', ראשיד י', אסיף ק', אשרף ה', מק'סוד מ', שהבז מ', זולפיקאר יו', סרדאר ר', היידר פ"ו (2024) ביו-סטימולנטים צמחיים: מנגנונים ויישומים לשיפור הסתגלות הצמח לעקה אביוטית. כתב העת למדעי הקרקע ותזונה של צמחים 24:6641–6690

קישור PBK, טיוזון RN ג'וניור, פרני AR, סריניבאסולו N (2022) חומצה אבציסית ותפקידה בוויסות גדילת צמחים, התפתחותם ויציבותם. Trends in Plant Science 27(12):1283–1295
קומאר ק', ריינה ס"ק, סולטן ס"מ (2020) מסלול האיתות MAPK של ארבידופסיס והאינטראקציות שלו בתגובה ללחץ אביוטי. כתב העת לביוכימיה וביוטכנולוגיה של צמחים 29(4):700–714
לי ד', יאון י.ג'. (2020) סינתזה של (R)-γ-ולרט מחומצה לוולינית באמצעות שיטה כימואנזימטית אננטיוסלקטיבית. 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) תיאדיזולין מקדם כריתה של עלי כותנה על ידי ויסות אינטראקציות מורכבות בין אתילן, אוקסין וציטוקינין. כתב העת הבינלאומי למדעים מולקולריים 23(5):2696
Li J, Min S, Luo Q, Abdoulaye AH, Zhang S, Huang W, Zhang R, Chen Y (2023a) אפיון מולקולרי של משפחת GH3 באספסת תחת עקה אביוטית. Gene 851:146982
לי יאן, האן שואי, צ'י יונג (2023ב) התקדמות מחקרית על מבנה ותפקודים של גורמי תגובה לאוקסין בצמחים. כתב העת לביולוגיה אינטגרטיבית של צמחים 65(3):617–632
Ma X, Zhang Y, Tureckova V, Xue GP, Ferney AR, Müller-Robert B, Balazadeh S (2018) גורם השעתוק של NAC SlNAP2 מסדיר את הזדקנות עלי העגבניות ואת תפוקת הפרי. Acta Physiologica Sinica 177(3):1286–1302.
מאצ'יק מ., גריטה א., פראק מ. (2020) דשנים ביולוגיים חקלאיים: מושגים, אסטרטגיות והשפעה על מיקרואורגניזמים בקרקע. Progress in Agriculture 162:31–87
Moshinets OV, Babenko LM, Rogalsky SP, Jungin OS, Foster J, Kosakiwska IV, Potters G, Spears AJ (2019) הראו פוטנציאל לשיפור צמיחת הצמחים ותנובת הזרעים על ידי טיפול מקדים בזרעי חיטת חורף עם אות חישת קוורום בקטריאלי N-hexanoyl-L-homoserine lactone (C6-HSL). PLoS ONE 14(2):e0209460
Müller M. (2021) אויב וחבר אינם ניתנים להבחנה: אינטראקציות של חומצה אבציסית ואתילן תחת עקה אביוטית. Plants-Basel 10(3):448
Moon HI, Kwon MK, Lee NR, Song SY, Song DH, Lee CH (2021) השוו מטבוליטים ותכונות פונקציונליות של עגבניות שונות באמצעות מטבולומיקה מבוססת ספקטרומטריית מסות. Front Nutr 8:659646
נינג יי, דינג יונגקאנג, צ'אנג יונגהונג, ג'אנג שואי, אן היימינג, פו יונגג'ון (2023) ריכוזים נמוכים של מתיל יסמונט מקדמים צמיחה של פודוקארפוס מקרופילוס באמצעות איזון בין איתות הורמוני צמחים וסינתזת טריטרפנואידים. Plant Growth Regulation 101(1):187–199
פבלוביץ' PV, קושי P (2022) הבדלים ברצף ביטוי גנים: ניתוח נתוני RNA-seq. Methods Mol Biol (קליפטון ניו ג'רזי) 2508:279–318
Prisa D, Fresco R, Spagnuolo D (2023) יישום של דשנים ביולוגיים מיקרוביאליים בייצור יבולים ושיפור עמידות: סקירה. Agric Basel 13(9):1666
רן פנג, ליו נינג, גאו בינג, שן הוי, לי שואי, לי לי, ג'נג דן, שן ווי, גאו נינג (2024) זיהוי תרכובות אורגניות נדיפות ב-*Stenotrophomonas stearothermiae* לשיפור הקולוניזציה וקידום צמיחה של שתילי עגבניות. כתב העת למיקרוביולוגיה יישומית 135(10):lxae248
Ullah S, Schmidt A, Reichelt M, Tsai SJ, Gershenzon J (2022) לא קיימת אינטראקציה אנטגוניסטית בין מסלולי איתות חומצה סליצילית וחומצה יסמונית בצפצפה. New Botanist 235(2):701–717
וואנג ז'יקיאנג, גו שיאודונג (2020) קינאזות חלבון דמויות קולטן ממוקמות במעלה הזרם של MAPKs בוויסות התפתחות הצמח. כתב העת הבינלאומי למדעים מולקולריים 21(20):7638
וואנג צ'או, ג'אנג ג'יה, לי ג'יה, שיה ג'ון, צ'אי צ'יאנג (2024) מתיל יסמונט אקסוגני מווסת סינתזת הורמונים אנדוגניים בכרישות הגדלות בהידרופוניקה כדי לקדם את צמיחתן ופוטוסינתזה שלהן. Horticultural Science 327:112861
יאנג טי, דייוויס פי ג'יי, ריד ג'יי בי (1996) ניתוח גנטי של התפקידים היחסיים של אוקסין וג'יברלין בוויסות התארכות גבעול אפונה תחת אור מלא. Acta Physiologica Sinica 110(3):1029–1034
יו ז', ג'אנג פ', פרימל ג', דינג ז' (2022) איתות אוקסין: התקדמות מחקרית ב-30 השנים האחרונות. J Integr Plant Biol 64(2):371–392

Zhang Hua, Zheng Dan, Hu Chao, Cheng Wei, Lei Peng, Xu Hui, Gao Ning. 13(5):664
ג'ואו צ'או, לי שואי, ג'נג יונג, ליי פנג, צ'ן יונג, יינג הואה, גאו נינג (2022) תרכובת פוספט עתירת אנרגיה מקדמת צמיחת חסה על ידי שיפור הפוטוסינתזה, הצמיחה והשראת תהליכים הקשורים ליציבות מערכתית. כתב העת למדעי הקרקע והזנת צמחים 22(2):1955–1969
Zhou X, Shen H, Yan X, Ma X, Leng J, Sun Y, Gao N (2024a) אצטואין מקדם צמיחת צמחים ומקל על עקת מלח בשתילי חסה על ידי הפעלת מסלולים מטבוליים. Plants-Basel 13(23):3312.
ג'ואו צ'או, ג'נג יונג, לנג ג'ון, מא צ'או, ניו הוי, צ'ן יונג, יינג הוי, גאו נינג (2024ב) השפעות של פוספט קדברין אקסוגני על צמיחה, פוטוסינתזה וביטוי גנים בשתילי חסה. כתב העת הסיני למדעי הקרקע ותזונת הצמחים 24(1):537–546
אנו מביעים את תודתנו הכנה למרכז המחשוב עתיר הביצועים של אוניברסיטת נאנג'ינג לטכנולוגיה על שסיפק לנו משאבי מחשוב.
מחקר זה נתמך על ידי הקרן הלאומית למדעי הטבע של סין (32172673 ו-31972503) ופרויקט פלטפורמת ההכשרה לחדשנות ויזמות סטודנטים של אוניברסיטת נאנג'ינג לטכנולוגיה (2025DC0047, 2025DC1680, 2025DC1682).
המחלקה לביוטכנולוגיה והנדסת תרופות, אוניברסיטת נאנג'ינג לטכנולוגיה, נאנג'ינג 211816, סין
מעבדת המפתח של מחוז ג'יאנגסו לניטור סביבה אטמוספרית ובקרת זיהום, מרכז חדשנות שיתופי לסביבה אטמוספרית וטכנולוגיית ציוד, בית הספר למדעי הסביבה והנדסה, אוניברסיטת נאנג'ינג למדעי המידע והטכנולוגיה, נאנג'ינג 210044, סין
המשגה, Shanshan Li; אצור נתונים: Xiyue Sha, Shanshan Li, Hui Shen; ניתוח פורמלי, Fangfang Ren ו-Xin Tao; רכישת מימון: Nan Gao, Weiye Chen, Xiyue Sha, Zhuorui Li; מתודולוגיה, Fangfang Ren ו- Weiye Chen; ניהול פרויקטים, נאן גאו; כתיבה - טיוטה מקורית, Fangfang Ren ו-Hui Shen; כתיבה, סקירה ועריכה: Weishou Shen, Hui Shen, and Nan Gao.
ספרינגר נייצ'ר נותרת ניטרלית בכל הנוגע לתביעות טריטוריאליות ולשייכות מוסדית במפות שפורסמו.
ספרינגר נייצ'ר או נותני הרישיונות שלה (למשל, עמותות או שותפים אחרים) מחזיקים בזכויות יוצרים בלעדיות במאמר זה בהתאם להסכמי פרסום עם המחברים או בעלי זכויות יוצרים אחרים; פרסום עצמי של גרסאות כתב יד מקובלות של מאמר זה על ידי המחברים כפוף לחלוטין לתנאי הסכמי הפרסום הללו ולחוק החל.