γ-Valactona promovează creșterea răsadurilor de tomate prin intermediul transcriptomului și al modificărilor hormonale ale plantelor | Biologie moleculară a plantelor

Pentru a reduce dependența agriculturii de îngrășămintele chimice, interesul pentru noi tipuri de îngrășăminte este în creștere. Compușii esențiali suntpromotori de creștere promițători.Gama-valactona, un compus organic volatil produs de *S. stearothermiae* NRCB010, s-a dovedit a promova creșterea răsadurilor de tomate în condiții sterile. Prin urmare, am investigat efectele diferitelor concentrații de gama-valactona asupra creșterii răsadurilor de tomate în condiții hidroponice și de seră și am examinat, de asemenea, modificările corespunzătoare ale transcripției și nivelurilor hormonale. Rezultatele au arătat că tratamentul cu gama-valactona a promovat semnificativ creșterea răsadurilor de tomate, cu concentrații optime de 100 mg/L și 250 mg/L în condiții hidroponice, respectiv de seră. Conținutul de acid aspartic IAA, acid glutamic IAA,indol-3-acetamidă, indol-3-acetonitril, acid indol-3-butiric și giberelină din frunze, tulpini și rădăcini au crescut semnificativ. Analiza transcriptomului a relevat că, după 6 ore de tratament cu γ-valerolactonă, numărul de gene exprimate diferențial (DEG) cu expresie crescută a depășit numărul de gene cu expresie scăzută; cu toate acestea, situația opusă a fost observată după 24 de ore de tratament. γ-valerolactona poate promova creșterea răsadurilor de tomate prin mecanisme precum fotosinteza, semnalizarea hormonilor vegetali și biosinteza metaboliților secundari. Acest studiu oferă o bază teoretică pentru aplicarea γ-valerolactonei ca un nou regulator de creștere a plantelor și pune bazele dezvoltării unor biostimulanți agricoli extrem de eficienți și ecologici.

Analizele morfologice, transcriptomice și hormonale au arătat că γ-valerolactona îmbunătățește creșterea răsadurilor de tomate și crește nivelurile hormonale.
Basu A, Prasad P, Das SN, Kalam S, Syed RZ, Reddy MS, El Enshasy H (2021) Bacteriile rizosferice care promovează creșterea plantelor (PGPR) ca bioinoculatori ecologici: progrese recente, limitări și perspective. Sustainability 13(3): 1140
Campobenedetto S, Mannino G, Bickwilder J, Contartesse V, Karlova R, Bertea CM (2021) Aplicarea biostimulanților pe bază de tanin afectează structura rădăcinii tomatelor și îmbunătățește toleranța la sare. Sci Rep 11(1):354
Cao Hong, Gong Hong, Song Tao, Yu Ming, Pan Xin, Yu Juan, Qi Zhi, Du Yan, Liu Yan (2022) Proteina adaptor UvSte50 reglează patogenitatea *Ustilago maydis* prin calea de semnalizare MAPK. *Acta Mycologica Sinica* 8(9):954
Castiglione AM, Mannino G., Contartesse V., Bertea CM, Ertani A. (2021) Biostimulanți microbieni pentru a satisface nevoile agriculturii moderne: compoziție, funcții și aplicații ale acestor produse inovatoare. Plants-Basel 10(8):1533
Chandel SS, Sharma KD (2023) Inhibarea genelor căii metabolice a carbohidraților în condiții de stres la temperaturi ridicate a dus la scăderea conținutului de zaharoză și amidon din frunzele de năut. Proceedings of the Indian Academy of Sciences 46(5):445–449
Chen K, Li GJ, Bressan RA, Song CP, Zhu JQ, Zhao Y (2020a) Dinamica, semnalizarea și funcția acidului abscisic la plante. J Integr Plant Biol 62(1):25–54
Chen S, Zhao Y, Zhao H, Chen S (2020b) Identificarea unor presupuse gene biosintetice ale ligninei la mesteacăn. 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 promovează creșterea și dezvoltarea răsadurilor de roșii prin reglarea capacității fotosintetice. Jurnalul Internațional de Științe Moleculare 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 și MYB85 reglează fenilalanina și lignina în timpul formării peretelui de acces secundar al biosintezei [O]. Acta Physiologica Sinica 182(3):1272–1283
Guo Z, Chen Y, Wu D, Du Y, Wang M, Liu Z, Chu J, Yao S (2022) Analiza transcriptomului relevă un rol cheie al brasinolidelor exogene în calea biosintetică a alcaloizilor de 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) Acidul abscisic: rolul său în dezvoltarea și coacerea fructelor. Front Plant Sci 13:817500
Hildebrandt TM, Nesi AN, Araujo VL, Brown HP (2015) Catabolismul aminoacizilor la plante. Mol Plant 8(11):1563–1579
Horvath IT, Mehdi H, Fabos V, Boda L, Mika LT (2008) γ-velolactonă: un fluid chimic cu conținut de carbon și energie sustenabilă. 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) Biostimulanți vegetali: mecanisme și aplicații pentru îmbunătățirea adaptării plantelor la stresul abiotic. Journal of Soil Science and Plant Nutrition 24:6641–6690

Kishore PBK, Tiozone RN Jr, Fernie AR, Srinivasulu N (2022) Acidul abscisic și rolul său în reglarea creșterii, dezvoltării și stabilității randamentului plantelor. Trends in Plant Science 27(12):1283–1295
Kumar K, Raina SK, Sultan SM (2020) Calea de semnalizare MAPK la Arabidopsis și interacțiunile sale ca răspuns la stresul abiotic. Journal of Plant Biochemistry and Biotechnology 29(4):700–714
Lee D, Yeon YJ (2020) Sinteza (R)-γ-valeratului din acid levulinic printr-o metodă chemoenzimatică enantioselectivă. 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) Tiadizolina promovează abscizia frunzelor de bumbac prin reglarea interacțiunilor complexe dintre etilenă, auxină și citokinină. 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) Caracterizarea moleculară a familiei GH3 la lucernă sub stres abiotic. Gene 851:146982
Li Yan, Han Shuai, Qi Yong (2023b) Progresele cercetărilor privind structura și funcțiile factorilor de răspuns la auxină la plante. 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) Factorul de transcripție NAC SlNAP2 reglează senescența frunzelor de tomate și randamentul fructelor. Acta Physiologica Sinica 177(3):1286–1302.
Machik M., Gryta A., Frack M. (2020) Biofertilizatori agricoli: concepte, strategii și impact asupra microorganismelor din sol. Progress in Agriculture 162:31–87
Moshinets OV, Babenko LM, Rogalsky SP, Jungin OS, Foster J, Kosakiwska IV, Potters G, Spears AJ (2019) au demonstrat potențialul de îmbunătățire a creșterii plantelor și a randamentului semințelor prin pretratarea semințelor de grâu de iarnă cu semnalul bacterian de detectare a cvorumului N-hexanoil-L-homoserin lactonă (C6-HSL). PLoS ONE 14(2):e0209460
Müller M. (2021) Dușman și prieten indistinguibili: interacțiuni ale acidului abscisic și etilenei sub stres abiotic. Plants-Basel 10(3):448
Moon HI, Kwon MK, Lee NR, Song SY, Song DH, Lee CH (2021) au comparat metaboliții și proprietățile funcționale ale diferitelor roșii folosind metabolomica bazată pe spectrometrie de masă. Front Nutr 8:659646
Ning Yi, Ding Yongkang, Chang Yonghong, Zhang Shuai, An Haiming, Fu Yongjun (2023) Concentrațiile scăzute de metiljasmonat promovează creșterea Podocarpus macrophyllus printr-un echilibru între semnalizarea hormonilor vegetali și sinteza triterpenoidelor. Plant Growth Regulation 101(1):187–199
Pavlovich PV, Koshy P (2022) Diferențe în secvența de expresie genică: analiza datelor RNA-seq. Methods Mol Biol (Clifton NJ) 2508:279–318
Prisa D, Fresco R, Spagnuolo D (2023) Aplicarea biofertilizatorilor microbieni în producția agricolă și creșterea rezistenței: o analiză. Agric Basel 13(9):1666
Ren Feng, Liu Ning, Gao Bing, Shen Hui, Li Shuai, Li Li, Zheng Dan, Shen Wei, Gao Ning (2024) Identificarea compușilor organici volatili la *Stenotrophomonas stearothermiae* pentru intensificarea colonizării și promovarea creșterii răsadurilor de tomate. Journal of Applied Microbiology 135(10):lxae248
Ullah S, Schmidt A, Reichelt M, Tsai SJ, Gershenzon J (2022) Nu există nicio interacțiune antagonistă între căile de semnalizare ale acidului salicilic și jasmonic la plop. New Botanist 235(2):701–717
Wang Zhiqiang, Gou Xiaodong (2020) Protein kinazele de tip receptor sunt situate în amonte de MAPK-uri în reglarea dezvoltării plantelor. International Journal of Molecular Sciences 21(20):7638
Wang Chao, Zhang Jie, Li Jie, Xie Jun, Chai Qiang (2024) Iasmonatul de metil exogen reglează sinteza hormonilor endogeni în prazul cultivat hidroponic pentru a promova creșterea și fotosinteza acestuia. Horticultural Science 327:112861
Young T, Davis PJ, Reid JB (1996) Analiza genetică a rolurilor relative ale auxinei și giberelinei în reglarea alungirii tulpinii de mazăre în condiții de lumină directă. Acta Physiologica Sinica 110(3):1029–1034
Yu Z, Zhang F, Friml J, Ding Z (2022) Semnalizarea auxinei: progresele cercetării în ultimii 30 de ani. J Integr Plant Biol 64(2):371–392

Zhang Hua, Zheng Dan, Hu Chao, Cheng Wei, Lei Peng, Xu Hui, Gao Ning (2023) Metaboliții Pseudomonas NRCB010 induc exsudate specifice de rădăcină de tomate pentru a îmbunătăți colonizarea rizosferei. 13(5):664
Zhou Chao, Li Shuai, Zheng Yong, Lei Peng, Chen Yong, Ying Hua, Gao Ning (2022) Un compus fosfat cu conținut ridicat de energie promovează creșterea salatei prin îmbunătățirea fotosintezei, a creșterii și inducerea proceselor legate de stabilitatea sistemică. 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) Acetoina promovează creșterea plantelor și atenuează stresul salin la răsadurile de salată verde prin activarea căilor metabolice. Plants-Basel 13(23):3312
Zhou Chao, Zheng Yong, Leng Jun, Ma Chao, Niu Hui, Chen Yong, Ying Hui, Gao Ning (2024b) Efectele fosfatului de cadaverină exogen asupra creșterii, fotosintezei și expresiei genelor la răsadurile de salată. Revista Chineză de Știința Solului și Nutriția Plantelor 24(1):537–546
Ne exprimăm sincerele recunoștințe față de Centrul de Calcul de Înaltă Performanță al Universității de Tehnologie din Nanjing pentru că ne-a pus la dispoziție resursele de calcul.
Această cercetare a fost susținută de Fundația Națională de Științe Naturale din China (32172673 și 31972503) și de Proiectul Platformei de Formare în Inovație și Antreprenoriat Studențească a Universității de Tehnologie din Nanjing (2025DC0047, 2025DC1680, 2025DC1682).
Departamentul de Biotehnologie și Inginerie Farmaceutică, Universitatea de Tehnologie din Nanjing, Nanjing 211816, China
Laboratorul Cheie Provincial Jiangsu pentru Monitorizarea Mediului Atmosferic și Controlul Poluării, Centrul de Inovare Colaborativă pentru Mediul Atmosferic și Tehnologia Echipamentelor, Școala de Științe și Inginerie a Mediului, Universitatea de Știință și Tehnologie a Informației din Nanjing, Nanjing 210044, China
Conceptualizare, Shanshan Li; Curatarea datelor: Xiyue Sha, Shanshan Li, Hui Shen; Analiză formală, Fangfang Ren și Xin Tao; Achiziție de finanțare: Nan Gao, Weiye Chen, Xiyue Sha și Zhuorui Li; Metodologie, Fangfang Ren și Weiye Chen; Administrarea proiectului, Nan Gao; Scriere – schiță originală, Fangfang Ren și Hui Shen; Scriere, revizuire și editare: Weishou Shen, Hui Shen și Nan Gao.
Springer Nature rămâne neutră în ceea ce privește revendicările teritoriale și afilierile instituționale din hărțile publicate.
Springer Nature sau licențiatorii săi (de exemplu, asociații sau alți parteneri) dețin drepturile de autor exclusive asupra acestui articol în conformitate cu acordurile de publicare cu autorii sau alți deținători de drepturi de autor; autopublicarea de către autori a versiunilor manuscrise acceptate ale acestui articol este în întregime supusă termenilor acestor acorduri de publicare și legislației aplicabile.