γ-Valactone menggalakkan pertumbuhan anak benih tomato melalui transkriptom dan perubahan hormon tumbuhan | Biologi Molekul Tumbuhan

Bagi mengurangkan kebergantungan pertanian terhadap baja kimia, minat terhadap jenis baja baharu semakin meningkat. Sebatian penting adalahpenggalak pertumbuhan yang menjanjikan.Gamma-valakton, sebatian organik meruap yang dihasilkan oleh *S. stearothermiae* NRCB010, telah terbukti dapat menggalakkan pertumbuhan anak benih tomato di bawah keadaan steril. Oleh itu, kami mengkaji kesan kepekatan gamma-valakton yang berbeza-beza terhadap pertumbuhan anak benih tomato di bawah keadaan hidroponik dan rumah hijau, dan juga mengkaji perubahan yang sepadan dalam transkripsi dan tahap hormon. Keputusan menunjukkan bahawa rawatan gamma-valakton menggalakkan pertumbuhan anak benih tomato dengan ketara, dengan kepekatan optimum masing-masing 100 mg/L dan 250 mg/L di bawah keadaan hidroponik dan rumah hijau. Kandungan asid IAA-aspartik, asid IAA-glutamik,indol-3-asetamida, indole-3-asetonitril, asid indole-3-butirik, dan giberelin dalam daun, batang, dan akar meningkat dengan ketara. Analisis transkriptom mendedahkan bahawa selepas 6 jam rawatan γ-valerolakton, bilangan gen yang diekspresikan secara berbeza (DEG) dengan peningkatan ekspresi melebihi bilangan gen dengan penurunan ekspresi; walau bagaimanapun, keadaan sebaliknya diperhatikan selepas 24 jam rawatan. γ-valerolakton boleh menggalakkan pertumbuhan anak benih tomato melalui mekanisme seperti fotosintesis, isyarat hormon tumbuhan, dan biosintesis metabolit sekunder. Kajian ini menyediakan asas teori untuk aplikasi γ-valerolakton sebagai pengatur pertumbuhan tumbuhan baharu dan meletakkan asas untuk pembangunan biostimulan pertanian yang sangat berkesan dan mesra alam.

Analisis morfologi, transkriptomik dan hormon menunjukkan bahawa γ-valerolakton meningkatkan pertumbuhan anak benih tomato dan meningkatkan tahap hormon.
Basu A, Prasad P, Das SN, Kalam S, Syed RZ, Reddy MS, El Enshasy H (2021) Bakteria rizosfera penggalak pertumbuhan tumbuhan (PGPR) sebagai bioinokulator mesra alam: kemajuan, batasan dan prospek terkini. Kelestarian 13(3): 1140
Campobenedetto S, Mannino G, Bickwilder J, Contartesse V, Karlova R, Bertea CM (2021) Penggunaan biostimulan berasaskan tanin mempengaruhi struktur akar tomato dan meningkatkan toleransi garam. Sci Rep 11(1):354
Cao Hong, Gong Hong, Song Tao, Yu Ming, Pan Xin, Yu Juan, Qi Zhi, Du Yan, Liu Yan (2022) Protein penyesuai UvSte50 mengawal patogenik *Ustilago maydis* melalui laluan isyarat MAPK. *Acta Mycologica Sinica* 8(9):954
Castiglione AM, Mannino G., Contartesse V., Bertea CM, Ertani A. (2021) Biostimulan mikrob untuk memenuhi keperluan pertanian moden: komposisi, fungsi dan aplikasi produk inovatif ini. Plants-Basel 10(8):1533
Chandel SS, Sharma KD (2023) Penurunan regulasi gen laluan metabolisme karbohidrat di bawah tekanan suhu tinggi mengakibatkan penurunan kandungan sukrosa dan kanji dalam daun kacang kuda. Prosiding Akademi Sains India 46(5):445–449
Chen K, Li GJ, Bressan RA, Song CP, Zhu JQ, Zhao Y (2020a) Dinamik, isyarat dan fungsi asid absisik dalam tumbuhan. J Integr Plant Biol 62(1):25–54
Chen S, Zhao Y, Zhao H, Chen S (2020b) Pengenalpastian gen biosintetik lignin putatif dalam birch. Struktur dan Fungsi Kayu 34(5):1255–1265
Ding Z, Yao Y, Yao K, Hou H, Zhang Z, Huang Y, Wang S, Liao W (2024) SlSERK3B menggalakkan pertumbuhan dan perkembangan anak benih tomato dengan mengawal kapasiti fotosintesis. Jurnal Antarabangsa Sains Molekul 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 dan MYB85 mengawal selia fenilalanin dan biosintesis lignin semasa pembentukan dinding sel sekunder. Acta Physiologica Sinica 182(3):1272–1283
Guo Z, Chen Y, Wu D, Du Y, Wang M, Liu Z, Chu J, Yao S (2022) Analisis transkriptom mendedahkan peranan penting brassinolida eksogen dalam laluan biosintetik alkaloid Pinellia ternata. Jurnal Antarabangsa Sains Molekul 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) Asid absisik: peranannya dalam perkembangan dan pematangan buah. Front Plant Sci 13:817500
Hildebrandt TM, Nesi AN, Araujo VL, Brown HP (2015) Katabolisme asid amino dalam tumbuhan. Mol Plant 8(11):1563–1579
Horvath IT, Mehdi H, Fabos V, Boda L, Mika LT (2008) γ-velolakton: cecair kimia yang mengandungi tenaga dan karbon yang mampan. 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) Biostimulan tumbuhan: mekanisme dan aplikasi untuk meningkatkan penyesuaian tumbuhan kepada tekanan abiotik. Jurnal Sains Tanah dan Pemakanan Tumbuhan 24:6641–6690

Kishore PBK, Tiozone RN Jr, Fernie AR, Srinivasulu N (2022) Asid absisik dan peranannya dalam mengawal pertumbuhan, perkembangan dan kestabilan hasil tumbuhan. Trend dalam Sains Tumbuhan 27(12):1283–1295
Kumar K, Raina SK, Sultan SM (2020) Laluan isyarat Arabidopsis MAPK dan interaksinya sebagai tindak balas kepada tekanan abiotik. Jurnal Biokimia dan Bioteknologi Tumbuhan 29(4):700–714
Lee D, Yeon YJ (2020) Sintesis (R)-γ-valerat daripada asid levulinik melalui kaedah kemoenzimatik enantioselektif. 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) Tiadizolin menggalakkan pemenggalan daun kapas dengan mengawal selia interaksi kompleks antara etilena, auksin dan sitokinin. Jurnal Antarabangsa Sains Molekul 23(5):2696
Li J, Min S, Luo Q, Abdoulaye AH, Zhang S, Huang W, Zhang R, Chen Y (2023a) Pencirian molekul keluarga GH3 dalam alfalfa di bawah tekanan abiotik. Gen 851:146982
Li Yan, Han Shuai, Qi Yong (2023b) Kemajuan penyelidikan mengenai struktur dan fungsi faktor tindak balas auksin tumbuhan. Jurnal Biologi Tumbuhan Integratif 65(3):617–632
Ma X, Zhang Y, Tureckova V, Xue GP, Ferney AR, Müller-Robert B, Balazadeh S (2018) Faktor transkripsi NAC SlNAP2 mengawal penuaan daun tomato dan hasil buah. Acta Physiologica Sinica 177(3):1286–1302.
Machik M., Gryta A., Frack M. (2020) Baja bio pertanian: konsep, strategi dan impak terhadap mikroorganisma tanah. Kemajuan dalam Pertanian 162:31–87
Moshinets OV, Babenko LM, Rogalsky SP, Jungin OS, Foster J, Kosakiwska IV, Potters G, Spears AJ (2019) menunjukkan potensi untuk meningkatkan pertumbuhan tumbuhan dan hasil benih dengan pra-rawatan benih gandum musim sejuk dengan isyarat pengesanan kuorum bakteria N-hexanoyl-L-homoserin lakton (C6-HSL). PLoS ONE 14(2):e0209460
Müller M. (2021) Musuh dan kawan yang tidak dapat dibezakan: interaksi asid absisik dan etilena di bawah tekanan abiotik. Plants-Basel 10(3):448
Moon HI, Kwon MK, Lee NR, Song SY, Song DH, Lee CH (2021) membandingkan metabolit dan sifat fungsian tomato yang berbeza menggunakan metabolomik berasaskan spektrometri jisim. Front Nutr 8:659646
Ning Yi, Ding Yongkang, Chang Yonghong, Zhang Shuai, An Haiming, Fu Yongjun (2023) Kepekatan metil jasmonat yang rendah menggalakkan pertumbuhan Podocarpus macrophyllus melalui keseimbangan antara isyarat hormon tumbuhan dan sintesis triterpenoid. Peraturan Pertumbuhan Tumbuhan 101(1):187–199
Pavlovich PV, Koshy P (2022) Perbezaan dalam jujukan ekspresi gen: analisis data RNA-jujukan. Kaedah Mol Biol (Clifton NJ) 2508:279–318
Prisa D, Fresco R, Spagnuolo D (2023) Penggunaan baja bio mikrob dalam pengeluaran tanaman dan peningkatan rintangan: satu ulasan. Agric Basel 13(9):1666
Ren Feng, Liu Ning, Gao Bing, Shen Hui, Li Shuai, Li Li, Zheng Dan, Shen Wei, Gao Ning (2024) Pengenalpastian sebatian organik meruap dalam *Stenotrophomonas stearothermiae* untuk meningkatkan penjajahan dan menggalakkan pertumbuhan anak benih tomato. Jurnal Mikrobiologi Gunaan 135(10):lxae248
Ullah S, Schmidt A, Reichelt M, Tsai SJ, Gershenzon J (2022) Tiada interaksi antagonistik wujud antara laluan isyarat asid salisilik dan asid jasmonik dalam poplar. New Botanist 235(2):701–717
Wang Zhiqiang, Gou Xiaodong (2020) Protein kinase seperti reseptor terletak di hulu MAPK dalam pengawalaturan perkembangan tumbuhan. Jurnal Antarabangsa Sains Molekul 21(20):7638
Wang Chao, Zhang Jie, Li Jie, Xie Jun, Chai Qiang (2024) Metil jasmonat eksogen mengawal sintesis hormon endogen dalam daun bawang yang ditanam secara hidroponik untuk menggalakkan pertumbuhan dan fotosintesisnya. Sains Hortikultur 327:112861
Young T, Davis PJ, Reid JB (1996) Analisis genetik peranan relatif auksin dan giberelin dalam pengawalaturan pemanjangan batang kacang pea di bawah cahaya penuh. Acta Physiologica Sinica 110(3):1029–1034
Yu Z, Zhang F, Friml J, Ding Z (2022) Pengisyaratan auksin: kemajuan penyelidikan sepanjang 30 tahun yang lalu. J Integr Plant Biol 64(2):371–392

Zhang Hua, Zheng Dan, Hu Chao, Cheng Wei, Lei Peng, Xu Hui, Gao Ning (2023) Metabolit Pseudomonas NRCB010 mendorong eksudat akar tomato tertentu untuk meningkatkan penjajahan rizosfera. 13(5):664
Zhou Chao, Li Shuai, Zheng Yong, Lei Peng, Chen Yong, Ying Hua, Gao Ning (2022) Sebatian fosfat bertenaga tinggi menggalakkan pertumbuhan salad dengan meningkatkan fotosintesis, pertumbuhan dan mendorong proses yang berkaitan dengan kestabilan sistemik. Jurnal Sains Tanah dan Pemakanan Tumbuhan 22(2):1955–1969
Zhou X, Shen H, Yan X, Ma X, Leng J, Sun Y, Gao N (2024a) Asetoin menggalakkan pertumbuhan tumbuhan dan mengurangkan tekanan garam dalam anak benih salad dengan mengaktifkan laluan metabolik. Plants-Basel 13(23):3312
Zhou Chao, Zheng Yong, Leng Jun, Ma Chao, Niu Hui, Chen Yong, Ying Hui, Gao Ning (2024b) Kesan fosfat kadaverin eksogen terhadap pertumbuhan, fotosintesis dan ekspresi gen dalam anak benih salad. Jurnal Sains Tanah dan Pemakanan Tumbuhan Cina 24(1):537–546
Kami merakamkan ucapan terima kasih yang tulus ikhlas kepada Pusat Pengkomputeran Prestasi Tinggi Universiti Teknologi Nanjing kerana menyediakan sumber pengkomputeran kepada kami.
Kajian ini disokong oleh Yayasan Sains Semula Jadi Kebangsaan China (32172673 dan 31972503) dan Projek Platform Latihan Inovasi dan Keusahawanan Pelajar Universiti Teknologi Nanjing (2025DC0047, 2025DC1680, 2025DC1682).
Jabatan Bioteknologi dan Kejuruteraan Farmaseutikal, Universiti Teknologi Nanjing, Nanjing 211816, China
Makmal Utama Wilayah Jiangsu bagi Pemantauan dan Kawalan Pencemaran Alam Sekitar Atmosfera, Pusat Inovasi Kolaboratif untuk Teknologi Peralatan dan Alam Sekitar Atmosfera, Sekolah Sains Alam Sekitar dan Kejuruteraan, Universiti Sains dan Teknologi Maklumat Nanjing, Nanjing 210044, China
Pengkonsepan, Shanshan Li; Penyusunan data: Xiyue Sha, Shanshan Li, Hui Shen; Analisis formal, Fangfang Ren dan Xin Tao; Pemerolehan pembiayaan: Nan Gao, Weiye Chen, Xiyue Sha dan Zhuorui Li; Metodologi, Fangfang Ren dan Weiye Chen; Pentadbiran projek, Nan Gao; Penulisan – draf asal, Fangfang Ren dan Hui Shen; Menulis, menyemak dan menyunting: Weishou Shen, Hui Shen, dan Nan Gao.
Springer Nature kekal neutral berkenaan tuntutan wilayah dan gabungan institusi dalam peta yang diterbitkan.
Springer Nature atau pemberi lesennya (contohnya, persatuan atau rakan kongsi lain) memegang hak cipta eksklusif dalam artikel ini mengikut perjanjian penerbitan dengan pengarang atau pemegang hak cipta lain; penyiaran sendiri versi manuskrip artikel ini yang diterima oleh pengarang adalah tertakluk sepenuhnya kepada terma perjanjian penerbitan tersebut dan undang-undang yang terpakai.