γ-Valaktón stuðlar að vexti tómatfræplantna með umritun og breytingum á plöntuhormónum | Sameindalíffræði plantna

Til að draga úr þörf landbúnaðar fyrir efnaáburð er áhugi á nýjum gerðum áburðar að aukast. Nauðsynleg efnasambönd eruefnilegir vaxtarhvatar.Gamma-valaktón, rokgjörn lífræn efnasambönd sem *S. stearothermiae* NRCB010 framleiðir, hefur reynst stuðla að vexti tómatplöntum við dauðhreinsaðar aðstæður. Þess vegna rannsökuðum við áhrif mismunandi styrks gamma-valaktóns á vöxt tómatplöntum við vatnsræktun og gróðurhúsaræktun, og skoðuðum einnig samsvarandi breytingar á umritun og hormónastigi. Niðurstöðurnar sýndu að meðferð með gamma-valaktóni stuðlaði verulega að vexti tómatplöntum, með kjörstyrk upp á 100 mg/L og 250 mg/L við vatnsræktun og gróðurhúsaræktun, talið í sömu röð. Innihald IAA-aspartínsýru, IAA-glútamínsýru,indól-3-asetamíð, indól-3-asetónítríl, indól-3-smjörsýra og gibberellín í laufum, stilkum og rótum jukust verulega. Greining á umritum leiddi í ljós að eftir 6 klukkustunda meðferð með γ-valerólaktóni var fjöldi mismunandi tjáðra gena (DEG) með aukinni tjáningu meiri en fjöldi gena með minnkaðri tjáningu; hins vegar kom hið gagnstæða fram eftir 24 klukkustunda meðferð. γ-valerólaktón getur stuðlað að vexti tómatplöntum með aðferðum eins og ljóstillífun, boðleiðum plantnahormóna og myndun annars stigs umbrotsefna. Þessi rannsókn veitir fræðilegan grunn að notkun γ-valerólaktóns sem nýs vaxtarstýringarefnis fyrir plöntur og leggur grunninn að þróun mjög áhrifaríkra og umhverfisvænna líförvandi efna í landbúnaði.

Formfræðilegar, umritunar- og hormónagreiningar sýndu að γ-valerólaktón bætir vöxt tómatplöntum og eykur hormónamagn.
Basu A, Prasad P, Das SN, Kalam S, Syed RZ, Reddy MS, El Enshasy H (2021) Vaxtarörvandi bakteríur í rótarsphere plantna (PGPR) sem umhverfisvæn lífbóluefni: nýlegar framfarir, takmarkanir og horfur. Sustainability 13(3): 1140
Campobenedetto S, Mannino G, Bickwilder J, Contartesse V, Karlova R, Bertea CM (2021) Notkun tannín-bundinna líförvandi efna hefur áhrif á rótarbyggingu tómatar og bætir saltþol. Sci Rep 11(1):354
Cao Hong, Gong Hong, Song Tao, Yu Ming, Pan Xin, Yu Juan, Qi Zhi, Du Yan, Liu Yan (2022) Aðlögunarpróteinið UvSte50 stjórnar sjúkdómsvaldandi áhrifum *Ustilago maydis* í gegnum MAPK merkjaleiðina. *Acta Mycologica Sinica* 8(9):954
Castiglione AM, Mannino G., Contartesse V., Bertea CM, Ertani A. (2021) Örverueyðandi lífefni til að mæta þörfum nútíma landbúnaðar: samsetning, virkni og notkun þessara nýstárlegu vara. Plants-Basel 10(8):1533.
Chandel SS, Sharma KD (2023) Niðurstýring á genum í kolvetnaefnaskiptum við háan hita leiddi til minnkaðs súkrósa- og sterkjuinnihalds í kjúklingabaunablöðum. Proceedings of the Indian Academy of Sciences 46(5):445–449
Chen K, Li GJ, Bressan RA, Song CP, Zhu JQ, Zhao Y (2020a) Hreyfifræði, merkjagjöf og virkni abscisínsýru í plöntum. J Integr Plant Biol 62(1):25–54
Chen S, Zhao Y, Zhao H, Chen S (2020b) Greining á hugsanlegum lignínlífmyndunargenum í birki. 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 stuðlar að vexti og þroska tómataplöntu með því að stjórna ljóstillífunargetu. 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) MYB20, MYB42, MYB43 og MYB85 stjórna fenýlalaníni og lignínlífmyndun á 1 frumumyndun við 1 frumumyndun]. Acta Physiologica Sinica 182(3):1272–1283
Guo Z, Chen Y, Wu D, Du Y, Wang M, Liu Z, Chu J, Yao S (2022) Greining á umritunarefni leiðir í ljós lykilhlutverk utanaðkomandi brassínólíðs í lífmyndunarferli alkalóíða í Pinellia ternata. 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) Abscisínsýra: hlutverk hennar í þroska og þroska ávaxta. Front Plant Sci 13:817500
Hildebrandt TM, Nesi AN, Araujo VL, Brown HP (2015) Niðurbrot amínósýra í plöntum. Mol Plant 8(11):1563–1579
Horvath IT, Mehdi H, Fabos V, Boda L, Mika LT (2008) γ-velólaktón: sjálfbær orkugjafi og kolefnisinnihaldandi efnavökvi. 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) Lífefnaörvandi efni fyrir plöntur: aðferðir og notkun til að auka aðlögun plantna að lífrænum streitu. Journal of Soil Science and Plant Nutrition 24:6641–6690

Kishore PBK, Tiozone RN Jr, Fernie AR, Srinivasulu N (2022) Abscisínsýra og hlutverk hennar í stjórnun vaxtar, þroska og stöðugleika uppskeru plantna. Trends in Plant Science 27(12):1283–1295
Kumar K, Raina SK, Sultan SM (2020) MAPK boðleið Arabidopsis og víxlverkun hennar í viðbrögðum við ólífrænum streitu. Journal of Plant Biochemistry and Biotechnology 29(4):700–714
Lee D, Yeon YJ (2020) Myndun (R)-γ-valerats úr levúlínsýru með enantiósértækri efnaensímaðferð. 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) Þíadízólín stuðlar að losun bómullarlaufa með því að stjórna flóknum víxlverkunum milli etýlens, auxíns og cýtókíníns. 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) Sameindagreining á GH3 fjölskyldunni í lúpínu undir ólífrænum streitu. Gene 851:146982
Li Yan, Han Shuai, Qi Yong (2023b) Rannsóknarframfarir á uppbyggingu og virkni svörunarþátta auxíns í plöntum. 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) NAC umritunarstuðullinn SlNAP2 stjórnar öldrun tómatblaða og ávaxtauppskeru. Acta Physiologica Sinica 177(3):1286–1302.
Machik M., Gryta A., Frack M. (2020) Líffræðilegur áburður í landbúnaði: hugtök, aðferðir og áhrif á örverur í jarðvegi. Progress in Agriculture 162:31–87
Moshinets OV, Babenko LM, Rogalsky SP, Jungin OS, Foster J, Kosakiwska IV, Potters G, Spears AJ (2019) sýndu fram á möguleika á að bæta vöxt plantna og fræuppskeru með því að formeðhöndla vetrarhveitifræ með bakteríuskynjunarmerkinu N-hexanóýl-L-hómóserínlaktóni (C6-HSL). PLoS ONE 14(2):e0209460
Müller M. (2021) Óaðgreinanlegir óvinir og vinir: víxlverkun abscisínsýru og etýlens við ólífrænt álag. Plants-Basel 10(3):448
Moon HI, Kwon MK, Lee NR, Song SY, Song DH, Lee CH (2021) báru saman umbrotsefni og virknieiginleika mismunandi tómata með því að nota massagreiningu á umbrotsefnum. Front Nutr 8:659646
Ning Yi, Ding Yongkang, Chang Yonghong, Zhang Shuai, An Haiming, Fu Yongjun (2023) Lágt magn metýljasmónats stuðlar að vexti Podocarpus macrophyllus með því að skapa jafnvægi milli boðleiða plantnahormóna og myndunar tríterpenóíða. Plant Growth Regulation 101(1):187–199
Pavlovich PV, Koshy P (2022) Mismunur á genatjáningarröð: greining á RNA-raðgreiningargögnum. Methods Mol Biol (Clifton NJ) 2508:279–318
Prisa D, Fresco R, Spagnuolo D (2023) Notkun örverufræðilegs áburðar í ræktun og eflingu viðnáms: yfirlit. Agric Basel 13(9):1666
Ren Feng, Liu Ning, Gao Bing, Shen Hui, Li Shuai, Li Li, Zheng Dan, Shen Wei, Gao Ning (2024) Greining á rokgjörnum lífrænum efnasamböndum í *Stenotrophomonas stearothermiae* til að auka nýlenduvæðingu og stuðla að vexti tómatplöntum. Journal of Applied Microbiology 135(10):lxae248
Ullah S, Schmidt A, Reichelt M, Tsai SJ, Gershenzon J (2022) Engin mótvirk víxlverkun er til staðar milli salisýlsýru- og jasmónsýruboðleiða í ösp. New Botanist 235(2):701–717
Wang Zhiqiang, Gou Xiaodong (2020) Viðtakalík próteinkínasar eru staðsettir fyrir ofan MAPK-prótein í stjórnun á þroska plantna. International Journal of Molecular Sciences 21(20):7638
Wang Chao, Zhang Jie, Li Jie, Xie Jun, Chai Qiang (2024) Utanaðkomandi metýl jasmonat stjórnar innrænni hormónamyndun í vatnsræktuðum blaðlauk til að stuðla að vexti þeirra og ljóstillífun. Horticultural Science 327:112861
Young T, Davis PJ, Reid JB (1996) Erfðafræðileg greining á hlutfallslegu hlutverki auxíns og gibberellíns í stjórnun lengingar baunastöngla í fullu ljósi. Acta Physiologica Sinica 110(3):1029–1034
Yu Z, Zhang F, Friml J, Ding Z (2022) Auxin merkjagjöf: rannsóknarframfarir síðustu 30 ár. J Integr Plant Biol 64(2):371–392

Zhang Hua, Zheng Dan, Hu Chao, Cheng Wei, Lei Peng, Xu Hui, Gao Ning (2023) Pseudomonas NRCB010 umbrotsefni framkalla tiltekna útflæði tómatrótar til að auka landnám rhizosphere. 13(5):664
Zhou Chao, Li Shuai, Zheng Yong, Lei Peng, Chen Yong, Ying Hua, Gao Ning (2022) Orkuríkt fosfatsamband stuðlar að vexti salats með því að auka ljóstillífun, vöxt og örva ferli sem tengjast kerfisstöðugleika. 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) Asetóín stuðlar að vexti plantna og dregur úr saltálagi í salatplöntum með því að virkja efnaskiptaferla. Plants-Basel 13(23):3312.
Zhou Chao, Zheng Yong, Leng Jun, Ma Chao, Niu Hui, Chen Yong, Ying Hui, Gao Ning (2024b) Áhrif utanaðkomandi kadaverínfosfats á vöxt, ljóstillífun og genatjáningu í salatplöntum. Chinese Journal of Soil Science and Plant Nutrition 24(1):537–546
Við þökkum Háþróaðartölvumiðstöð Tækniháskólans í Nanjing innilega fyrir að útvega okkur tölvuauðlindir.
Þessi rannsókn var styrkt af Náttúruvísindasjóði Kína (32172673 og 31972503) og verkefninu um nýsköpun og frumkvöðlastarf nemenda við Tækniháskólann í Nanjing (2025DC0047, 2025DC1680, 2025DC1682).
Líftækni- og lyfjaverkfræðideild, Tækniháskólinn í Nanjing, Nanjing 211816, Kína
Lykilrannsóknarstofa Jiangsu-héraðs fyrir eftirlit með andrúmslofti og mengunarvarnir, Samvinnumiðstöð nýsköpunar fyrir andrúmsloft og búnaðartækni, Umhverfisvísinda- og verkfræðideild, Upplýsingafræði- og tækniháskólinn í Nanjing, Nanjing 210044, Kína
Hugtakavæðing, Shanshan Li; Gagnavörslu: Xiyue Sha, Shanshan Li, Hui Shen; Formleg greining, Fangfang Ren og Xin Tao; Fjármögnunaröflun: Nan Gao, Weiye Chen, Xiyue Sha og Zhuorui Li; Aðferðafræði, Fangfang Ren og Weiye Chen; Verkefnastjórnun, Nan Gao; Ritun – frumrit, Fangfang Ren og Hui Shen; Ritun, endurskoðun og klipping: Weishou Shen, Hui Shen og Nan Gao.
Springer Nature tekur ekki afstöðu til landfræðilegra krafna og stofnanalegra tengsla á birtum kortum.
Springer Nature eða leyfisveitendur þess (t.d. félög eða aðrir samstarfsaðilar) eiga einkarétt á höfundarrétti þessarar greinar í samræmi við útgáfusamninga við höfunda eða aðra höfundarréttarhafa; sjálfsbirting viðurkenndra handritaútgáfa þessarar greinar af hálfu höfunda er alfarið háð skilmálum slíkra útgáfusamninga og gildandi laga.