گاما-والاکتون از طریق تغییرات رونوشت و هورمون‌های گیاهی، رشد گیاهچه گوجه‌فرنگی را افزایش می‌دهد | زیست‌شناسی مولکولی گیاهی

برای کاهش وابستگی کشاورزی به کودهای شیمیایی، علاقه به انواع جدید کودها رو به افزایش است. ترکیبات ضروری عبارتند ازمحرک‌های رشد امیدوارکنندهگاما-والاکتون، یک ترکیب آلی فرار تولید شده توسط *S. stearothermiae* NRCB010، نشان داده است که رشد گیاهچه گوجه فرنگی را در شرایط استریل افزایش می‌دهد. بنابراین، ما اثرات غلظت‌های مختلف گاما-والاکتون را بر رشد گیاهچه گوجه فرنگی در شرایط هیدروپونیک و گلخانه بررسی کردیم و همچنین تغییرات مربوطه در رونویسی و سطح هورمون را بررسی کردیم. نتایج نشان داد که تیمار گاما-والاکتون به طور قابل توجهی رشد گیاهچه گوجه فرنگی را افزایش می‌دهد، با غلظت‌های بهینه 100 میلی‌گرم در لیتر و 250 میلی‌گرم در لیتر به ترتیب در شرایط هیدروپونیک و گلخانه. محتوای IAA-آسپارتیک اسید، IAA-گلوتامیک اسید،ایندول-۳-استامید، ایندول-۳-استونیتریل، ایندول-۳-بوتیریک اسید و جیبرلین در برگ‌ها، ساقه‌ها و ریشه‌ها به طور قابل توجهی افزایش یافت. تجزیه و تحلیل ترانسکریپتوم نشان داد که پس از ۶ ساعت تیمار با گاما-والرولاکتون، تعداد ژن‌های با بیان متفاوت (DEGs) با افزایش بیان، از تعداد ژن‌های با کاهش بیان بیشتر شد. با این حال، وضعیت معکوس پس از ۲۴ ساعت تیمار مشاهده شد. گاما-والرولاکتون می‌تواند رشد گیاهچه گوجه‌فرنگی را از طریق مکانیسم‌هایی مانند فتوسنتز، سیگنالینگ هورمون‌های گیاهی و بیوسنتز متابولیت‌های ثانویه افزایش دهد. این مطالعه مبنای نظری برای کاربرد گاما-والرولاکتون به عنوان یک تنظیم‌کننده رشد گیاه جدید فراهم می‌کند و پایه و اساس توسعه محرک‌های زیستی کشاورزی بسیار مؤثر و سازگار با محیط زیست را بنا می‌نهد.

آنالیزهای مورفولوژیکی، رونویسی و هورمونی نشان داد که گاما-والرولاکتون رشد نهال‌های گوجه‌فرنگی را بهبود می‌بخشد و سطح هورمون‌ها را افزایش می‌دهد.
باسو آ، پراساد پی، داس اس ان، کلام اس، سید آر زد، ردی ام اس، ال انشاسی اچ (2021) باکتری‌های ریزوسفر محرک رشد گیاه (PGPR) به عنوان تلقیح‌کننده‌های زیستی سازگار با محیط زیست: پیشرفت‌ها، محدودیت‌ها و چشم‌اندازهای اخیر. پایداری 13(3): 1140
Campobenedetto S, Mannino G, Bickwilder J, Contartesse V, Karlova R, Bertea CM (2021) کاربرد محرک‌های زیستی مبتنی بر تانن بر ساختار ریشه گوجه‌فرنگی تأثیر می‌گذارد و تحمل به شوری را بهبود می‌بخشد. Sci Rep 11(1):354
Cao Hong, Gong Hong, Song Tao, Yu Ming, Pan Xin, Yu Juan, Qi Zhi, Du Yan, Liu Yan (2022) پروتئین آداپتور UvSte50 بیماریزایی *Ustilago maydis* را از طریق مسیر سیگنالینگ MAPK تنظیم می کند. *Acta Mycologica Sinica* 8(9):954
Castiglione AM، Mannino G.، Contartesse V.، Bertea CM، Ertani A. (2021) محرک‌های زیستی میکروبی برای رفع نیازهای کشاورزی مدرن: ترکیب، عملکرد و کاربردهای این محصولات نوآورانه. Plants-Basel 10(8):1533
چاندل اس اس، شارما کی دی (2023) کاهش بیان ژن‌های مسیر متابولیسم کربوهیدرات تحت تنش دمای بالا منجر به کاهش محتوای ساکارز و نشاسته در برگ‌های نخود شد. مجموعه مقالات آکادمی علوم هند 46(5):445–449
چن کی، لی جی جی، برسان آر ای، سونگ سی پی، ژو جی کیو، ژائو وای (2020a) دینامیک، سیگنالینگ و عملکرد اسید آبسیزیک در گیاهان. مجله بیولوژی گیاهان یکپارچه 62(1):25–54
چن اس، ژائو وای، ژائو اچ، چن اس (2020b) شناسایی ژن‌های بیوسنتز لیگنین احتمالی در توس. ساختار و عملکرد چوب 34(5):1255–1265
Ding Z، Yao Y، Yao K، Hou H، Zhang Z، Huang Y، Wang S، Liao W (2024) SlSERK3B رشد و نمو نهال گوجه فرنگی را با تنظیم ظرفیت فتوسنتزی ترویج می کند. مجله بین المللی علوم مولکولی 25(2):1336
گنگ پنگ، ژانگ شوآی، لیو جی، ژائو چائو، وو جون، کائو یونگ، فو چائو، هان شین، هه هوی، ژائو کیانگ (2020) MYB20، MYB42، MYB43 و MYB85 فنیل آلانین و لیگنین را در طول تشکیل سلول های بیوسنتز ثانویه تنظیم می کنند. Acta Physiologica Sinica 182(3):1272-1283
گوئو زد، چن وای، وو دی، دو وای، وانگ ام، لیو زد، چو جی، یائو اس (2022) تجزیه و تحلیل رونوشت‌ها نقش کلیدی براسینولید برون‌زا را در مسیر بیوسنتز آلکالوئیدهای Pinellia ternata نشان می‌دهد. مجله بین‌المللی علوم مولکولی 23(18):10898
گوپتا ک، وانی ش، رازک آ، اسکالیسکی م، سامانتارا ک، گوپتا س، پاندیتا د، گوئل س، گروال س، هیناک وی، شیو آ، السبروت ای ام، الانساری اچ او، الاکلابی آ، برستیک م (2022) اسید آبسیزیک: نقش آن در رشد و رسیدن میوه. Front Plant Sci 13:817500
هیلدبرانت تی‌ام، نسی ای‌ان، آراجو وی‌ال، براون اچ‌پی (۲۰۱۵) کاتابولیسم اسید آمینه در گیاهان. Mol Plant 8(11):1563–1579
هورواث آی تی، مهدی اچ، فابوس وی، بودا ال، میکا ال تی (2008) گاما-ولولاکتون: یک سیال شیمیایی حاوی انرژی پایدار و کربن. Green Chem 10(2):238–242
خالد ف، رشید ی، آصف ک، اشرف ح، مقصود م ف، شهباز م، ذوالفقار ی، سردار ر، حیدر ف دبلیو (2024) محرک‌های زیستی گیاهی: مکانیسم‌ها و کاربردها برای افزایش سازگاری گیاه با تنش‌های غیرزیستی. مجله علوم خاک و تغذیه گیاه 24: 6641–6690

کیشور پی‌بی‌کی، تیوزون آر‌ان جونیور، فرنی ای‌آر، سرینیواسولو ان (2022) اسید آبسیزیک و نقش آن در تنظیم رشد، نمو و پایداری عملکرد گیاه. Trends in Plant Science 27(12):1283–1295
کومار ک، رینا س ک، سلطان س م (2020) مسیر سیگنالینگ MAPK در گیاه آرابیدوپسیس و تعاملات آن در پاسخ به تنش‌های غیرزیستی. مجله بیوشیمی و بیوتکنولوژی گیاهی 29(4):700–714
لی دی، یون وای جی (۲۰۲۰) سنتز (R)-γ-والرات از اسید لوولینیک از طریق یک روش شیمی‌آنزیمی انانتیوگزین. Process Biochem 90:113–117
لی اف، وو سی، لیائو بی، یو کی، هو وای، منگ ال، وانگ اس، وانگ بی، دو ام، تیان ایکس، لی زد (2022) تیادیزولین با تنظیم تعاملات پیچیده بین اتیلن، اکسین و سیتوکینین، ریزش برگ پنبه را افزایش می‌دهد. مجله بین‌المللی علوم مولکولی 23(5):2696
لی جی، مین اس، لو کیو، عبدالله ای اچ، ژانگ اس، هوانگ دبلیو، ژانگ آر، چن وای (2023a) توصیف مولکولی خانواده GH3 در یونجه تحت تنش غیرزیستی. ژن 851:146982
لی یان، هان شوای، چی یونگ (2023b) پیشرفت تحقیقات در مورد ساختار و عملکرد عوامل پاسخ به اکسین گیاه. مجله زیست شناسی گیاهی یکپارچه 65 (3): 617–632
Ma X, Zhang Y, Tureckova V, Xue GP, Ferney AR, Müller-Robert B, Balazadeh S (2018) فاکتور رونویسی NAC SlNAP2 پیری برگ گوجه فرنگی و عملکرد میوه را تنظیم می کند. Acta Physiologica Sinica 177(3):1286-1302.
ماچیک م.، گریتا آ.، فراک م. (۲۰۲۰) کودهای زیستی کشاورزی: ​​مفاهیم، ​​​​استراتژی‌ها و تأثیر بر میکروارگانیسم‌های خاک. پیشرفت در کشاورزی ۱۶۲: ۳۱–۸۷
موشینتس او وی، بابنکو ال ام، روگالسکی اس پی، جونگین او اس، فاستر جی، کوساکیوسکا آی وی، پاترز جی، اسپیرز ای جی (۲۰۱۹) پتانسیل بهبود رشد گیاه و عملکرد دانه را با پیش تیمار بذرهای گندم زمستانه با سیگنال باکتریایی سنجش حد نصاب N-هگزانویل-ال-هموسرین لاکتون (C6-HSL) نشان دادند. PLoS ONE 14(2):e0209460
مولر م. (2021) دشمن و دوست غیرقابل تشخیص: برهمکنش‌های اسید آبسیزیک و اتیلن تحت تنش غیرزیستی. Plants-Basel 10(3):448
مون اچ‌آی‌وی، کوون ام‌کی، لی ان‌آر، سونگ اس‌وای، سونگ دی‌اچ، لی سی‌اچ (۲۰۲۱) متابولیت‌ها و خواص عملکردی گوجه‌فرنگی‌های مختلف را با استفاده از متابولومیکس مبتنی بر طیف‌سنجی جرمی مقایسه کردند. فرانت نات ۸:۶۵۹۶۴۶
نینگ یی، دینگ یونگ کانگ، چانگ یونگ هونگ، ژانگ شوای، آن هایمینگ، فو یونگ جون (2023) غلظت‌های پایین متیل جاسمونات از طریق تعادل بین سیگنالینگ هورمون گیاهی و سنتز تری ترپنوئید، رشد پودوکارپوس ماکروفیلوس را تقویت می‌کند. Plant Growth Regulation 101(1):187–199
پاولوویچ پی‌وی، کوشی پی (2022) تفاوت‌ها در توالی بیان ژن: تجزیه و تحلیل داده‌های RNA-seq. Methods Mol Biol (Clifton NJ) 2508:279–318
پریسا دی، فرسکو آر، اسپانیولو دی (2023) کاربرد کودهای زیستی میکروبی در تولید محصولات کشاورزی و افزایش مقاومت: یک بررسی. Agric Basel 13(9):1666
رن فنگ، لیو نینگ، گائو بینگ، شن هوی، لی شوای، لی لی، ژنگ دن، شن وی، گائو نینگ (2024) شناسایی ترکیبات آلی فرار در *Stenotrophomonas stearothermiae* برای افزایش کلونیزاسیون و افزایش رشد نهال‌های گوجه‌فرنگی. مجله میکروبیولوژی کاربردی 135(10):lxae248
اولاه اس، اشمیت ای، رایشلت ام، تسای اس جی، گرشنزون جی (2022) هیچ برهمکنش آنتاگونیستی بین مسیرهای سیگنالینگ اسید سالیسیلیک و جاسمونیک در صنوبر وجود ندارد. New Botanist 235(2):701–717
وانگ ژیکیانگ، گو شیادونگ (2020) پروتئین کینازهای شبه گیرنده در بالادست MAPKها در تنظیم رشد گیاه قرار دارند. مجله بین‌المللی علوم مولکولی 21(20):7638
وانگ چائو، ژانگ جی، لی جی، شیه جون، چای کیانگ (2024) متیل جاسمونات برون‌زا، سنتز هورمون درون‌زا را در تره فرنگی‌های کشت‌شده به روش هیدروپونیک تنظیم می‌کند تا رشد و فتوسنتز آنها را افزایش دهد. علوم باغبانی 327:112861
یانگ تی، دیویس پی جی، رید جی بی (1996) تجزیه و تحلیل ژنتیکی نقش‌های نسبی اکسین و جیبرلین در تنظیم طویل شدن ساقه نخود فرنگی تحت نور کامل. Acta Physiologica Sinica 110(3):1029–1034
یو زد، ژانگ اف، فریمل جی، دینگ زد (2022) سیگنالینگ اکسین: پیشرفت تحقیقات در 30 سال گذشته. مجله زیست‌شناسی گیاهی یکپارچه 64(2):371–392

Zhang Hua، Zheng Dan، Hu Chao، Cheng Wei، Lei Peng، Xu Hui، Gao Ning (2023) متابولیت های سودوموناس NRCB010 ترشحات خاص ریشه گوجه فرنگی را برای افزایش کلونیزاسیون ریزوسفر القا می کنند. 13 (5): 664
ژو چائو، لی شوای، ژنگ یونگ، لی پنگ، چن یونگ، یینگ هوا، گائو نینگ (2022) یک ترکیب فسفات پرانرژی با افزایش فتوسنتز، رشد و القای فرآیندهای مرتبط با پایداری سیستمیک، رشد کاهو را افزایش می‌دهد. مجله علوم خاک و تغذیه گیاه 22(2):1955–1969
ژو ایکس، شن اچ، یان ایکس، ما ایکس، لنگ جی، سان وای، گائو ان (2024a) استوئین با فعال کردن مسیرهای متابولیکی، رشد گیاه را افزایش داده و تنش شوری را در نهال‌های کاهو کاهش می‌دهد. Plants-Basel 13(23):3312
ژو چائو، ژنگ یونگ، لنگ جون، ما چائو، نیو هوی، چن یونگ، یینگ هوی، گائو نینگ (2024b) اثرات فسفات کاداورین خارجی بر رشد، فتوسنتز و بیان ژن در نهال‌های کاهو. مجله چینی علوم خاک و تغذیه گیاه 24 (1): 537–546
ما صمیمانه از مرکز محاسبات با کارایی بالا دانشگاه صنعتی نانجینگ برای فراهم کردن منابع محاسباتی تشکر می‌کنیم.
این تحقیق توسط بنیاد ملی علوم طبیعی چین (32172673 و 31972503) و پروژه پلتفرم آموزش نوآوری و کارآفرینی دانشجویی دانشگاه صنعتی نانجینگ (2025DC0047، 2025DC1680، 2025DC1682) پشتیبانی شده است.
گروه بیوتکنولوژی و مهندسی داروسازی، دانشگاه صنعتی نانجینگ، نانجینگ 211816، چین
آزمایشگاه کلیدی استان جیانگسو برای پایش محیط جوی و کنترل آلودگی، مرکز نوآوری مشارکتی برای فناوری محیط جوی و تجهیزات، دانشکده علوم و مهندسی محیط زیست، دانشگاه علوم و فناوری اطلاعات نانجینگ، نانجینگ ۲۱۰۰۴۴، چین
مفهوم سازی، شانشان لی. تنظیم داده ها: Xiyue Sha، Shanshan Li، Hui Shen. تحلیل رسمی، فانگ فانگ رن و شین تائو. جذب سرمایه: نان گائو، ویه چن، ژیو شا، و ژوروی لی. روش شناسی، فانگ فانگ رن و وی چن. مدیریت پروژه، نان گائو؛ نوشتن - پیش نویس اصلی، فانگ فانگ رن و هوی شن. نوشتن، بررسی و ویرایش: ویشو شن، هوی شن و نان گائو.
اشپرینگر نیچر در مورد ادعاهای ارضی و وابستگی‌های نهادی در نقشه‌های منتشر شده بی‌طرف می‌ماند.
اشپرینگر نیچر یا دارندگان مجوز آن (مثلاً انجمن‌ها یا سایر شرکا) طبق توافق‌نامه‌های انتشار با نویسندگان یا سایر دارندگان حق چاپ، حق چاپ انحصاری این مقاله را در اختیار دارند؛ انتشار نسخه‌های خطی پذیرفته‌شده این مقاله توسط نویسندگان کاملاً تابع شرایط چنین توافق‌نامه‌های انتشار و قانون مربوطه است.