يعزز غاما-فالاكتون نمو شتلات الطماطم من خلال تغييرات في النسخ الجيني والهرمونات النباتية | علم الأحياء الجزيئي النباتي

لتقليل اعتماد الزراعة على الأسمدة الكيميائية، يتزايد الاهتمام بأنواع جديدة من الأسمدة. المركبات الأساسية هيمحفزات نمو واعدة.أظهرت الدراسات أن غاما-فالاكتون، وهو مركب عضوي متطاير تنتجه بكتيريا *S. stearothermiae* NRCB010، يعزز نمو شتلات الطماطم في ظروف معقمة. لذلك، قمنا بدراسة تأثير تراكيز مختلفة من غاما-فالاكتون على نمو شتلات الطماطم في ظروف الزراعة المائية والبيوت الزجاجية، كما فحصنا التغيرات المصاحبة في مستويات النسخ والهرمونات. أظهرت النتائج أن معالجة شتلات الطماطم بغاما-فالاكتون عززت نموها بشكل ملحوظ، حيث كانت التراكيز المثلى 100 ملغم/لتر في ظروف الزراعة المائية و250 ملغم/لتر في البيوت الزجاجية. كما تم قياس محتوى حمض الأسبارتيك (IAA) وحمض الجلوتاميك (IAA).إندول-3-أسيتاميدازدادت مستويات إندول-3-أسيتونيتريل، وحمض إندول-3-بيوتيريك، والجبريلين في الأوراق والسيقان والجذور بشكل ملحوظ. وكشف تحليل النسخ الجيني أنه بعد ست ساعات من المعالجة بـγ-فاليرولاكتون، تجاوز عدد الجينات المتغيرة التعبير (DEGs) ذات التعبير المتزايد عدد الجينات ذات التعبير المتناقص؛ إلا أن الوضع كان معاكساً بعد 24 ساعة من المعالجة. يُمكن لـγ-فاليرولاكتون أن يُعزز نمو شتلات الطماطم من خلال آليات مثل عملية التمثيل الضوئي، وإشارات الهرمونات النباتية، وتخليق المستقلبات الثانوية. تُوفر هذه الدراسة أساساً نظرياً لتطبيق γ-فاليرولاكتون كمنظم نمو نباتي جديد، وتضع الأساس لتطوير مُحفزات حيوية زراعية عالية الفعالية وصديقة للبيئة.

أظهرت التحليلات المورفولوجية والنسخية والهرمونية أن γ-valerolactone يحسن نمو شتلات الطماطم ويزيد من مستويات الهرمونات.
باسو أ، براساد ب، داس إس إن، كلام إس، سيد آر زد، ريدي إم إس، الإنشاسي إتش (2021) بكتيريا جذور النباتات المحفزة للنمو (PGPR) كملقحات حيوية صديقة للبيئة: التطورات الحديثة، والقيود، والآفاق. الاستدامة 13(3): 1140
كامبوبينيديتو إس، مانينو جي، بيكويلدر جيه، كونتارتيس في، كارلوفا آر، بيرتيا سي إم (2021) يؤثر استخدام المحفزات الحيوية القائمة على التانين على بنية جذور الطماطم ويحسن تحملها للملوحة. تقارير علمية 11(1):354
Cao Hong، Gong Hong، Song Tao، Yu Ming، Pan Xin، Yu Juan، Qi Zhi، Du Yan، Liu Yan (2022) ينظم البروتين المحول UvSte50 القدرة المرضية لـ *Ustilago maydis* من خلال مسار إشارات MAPK. *اكتا ميكولجيكا سينيكا* 8(9):954
كاستيليوني إيه إم، مانينو جي، كونتارتيس في، بيرتيا سي إم، إرتاني إيه (2021) المحفزات الحيوية الميكروبية لتلبية احتياجات الزراعة الحديثة: تركيب ووظائف وتطبيقات هذه المنتجات المبتكرة. بلانتس-بازل 10(8):1533
شانديل إس إس، شارما كيه دي (2023) انخفاض تنظيم جينات مسار استقلاب الكربوهيدرات تحت ضغط درجات الحرارة المرتفعة أدى إلى انخفاض محتوى السكروز والنشا في أوراق الحمص. وقائع الأكاديمية الهندية للعلوم 46(5): 445-449
تشين ك، لي جي جي، بريسان آر إيه، سونغ سي بي، تشو جي كيو، تشاو واي (2020أ) ديناميكيات وإشارات ووظيفة حمض الأبسيسيك في النباتات. مجلة علم الأحياء النباتي المتكامل 62(1):25-54
تشين إس، تشاو واي، تشاو إتش، تشين إس (2020ب) تحديد الجينات المحتملة المسؤولة عن التخليق الحيوي للّجنين في خشب البتولا. بنية ووظيفة الخشب 34(5): 1255-1265
Ding Z، Yao Y، Yao K، Hou H، Zhang Z، Huang Y، Wang S، Liao W (2024) يعزز SlSERK3B نمو شتلات الطماطم وتطورها من خلال تنظيم قدرة التمثيل الضوئي. المجلة الدولية للعلوم الجزيئية 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، و MYB85 ينظمون التخليق الحيوي للفينيل ألانين واللجنين أثناء تكوين جدار الخلية الثانوي 1 [الوصول المفتوح]. اكتا فيسيولوجيكا سينيكا 182(3):1272-1283
غو ز، تشين ي، وو د، دو ي، وانغ م، ليو ز، تشو ج، ياو س (2022). تحليل النسخ الجيني يكشف عن دور محوري للبراسينوليد الخارجي في مسار التخليق الحيوي للقلويدات في نبات بينيليا تيرناتا. المجلة الدولية للعلوم الجزيئية 23(18):10898
غوبتا ك، واني ش.هـ، رزاق أ، سكاليكي م، سامانتارا ك، غوبتا س، بانديتا د، غويل س، غريوال س، هيناك ف، شيف أ، الصابروت أ.م، الأنصاري هـ.و، العكلابي أ، بريستيك م (2022) حمض الأبسيسيك: دوره في نمو الثمار ونضجها. فرونت بلانت ساينس 13:817500
هيلدبراندت تي إم، نيسي إيه إن، أراوجو في إل، براون إتش بي (2015) هدم الأحماض الأمينية في النباتات. مول بلانت 8(11):1563–1579
هورفاث آي تي، مهدي إتش، فابوس في، بودا إل، ميكا إل تي (2008) غاما-فيلولاكتون: سائل كيميائي مستدام يحتوي على الطاقة والكربون. الكيمياء الخضراء 10(2): 238-242
خالد ف، رشيد ي، آصف ك، أشرف ح، مقصود م ف، شهباز م، ذو الفقار أ، سردار ر، حيدر ف و (2024) المحفزات الحيوية النباتية: آلياتها وتطبيقاتها لتعزيز تكيف النبات مع الإجهاد اللاأحيائي. مجلة علوم التربة وتغذية النبات 24: 6641-6690

كيشور بي بي كي، تيوزون آر إن جونيور، فيرني إيه آر، سرينيفاسولو إن (2022) حمض الأبسيسيك ودوره في تنظيم نمو النبات وتطوره واستقرار محصوله. اتجاهات في علوم النبات 27(12): 1283-1295
كومار ك، راينا س ك، سلطان س م (2020) مسار إشارات MAPK في نبات الأرابيدوبسيس وتفاعلاته استجابةً للإجهاد اللاأحيائي. مجلة الكيمياء الحيوية والتكنولوجيا الحيوية النباتية 29(4):700-714
لي د، يون واي جيه (2020) تخليق (R)-γ-فاليرات من حمض الليفولينيك عبر طريقة كيميائية إنزيمية انتقائية فراغياً. بروسيس بيوكيم 90: 113-117
لي ف، وو س، لياو ب، يو ك، هو ي، مينغ ل، وانغ س، وانغ ب، دو م، تيان ش، لي ز (2022). يعزز الثياديزولين تساقط أوراق القطن من خلال تنظيم التفاعلات المعقدة بين الإيثيلين والأوكسين والسيتوكينين. المجلة الدولية للعلوم الجزيئية 23(5):2696
لي جيه، مين إس، لو كيو، عبد الله إيه إتش، تشانغ إس، هوانغ دبليو، تشانغ آر، تشين واي (2023أ) التوصيف الجزيئي لعائلة GH3 في البرسيم تحت ظروف الإجهاد اللاأحيائي. جين 851:146982
لي يان، هان شواي، تشي يونغ (2023ب) التقدم البحثي في ​​بنية ووظائف عوامل استجابة الأوكسين النباتية. مجلة علم الأحياء النباتي التكاملي 65(3): 617-632
Ma X، Zhang Y، Tureckova V، Xue GP، Ferney AR، Müller-Robert B، Balazadeh S (2018) ينظم عامل النسخ NAC SlNAP2 شيخوخة أوراق الطماطم وإنتاجية الفاكهة. اكتا فيسيولوجيكا سينيكا 177(3):1286-1302.
ماتشيك م.، غريتا أ.، فراك م. (2020) الأسمدة الحيوية الزراعية: المفاهيم والاستراتيجيات وتأثيرها على الكائنات الحية الدقيقة في التربة. التقدم في الزراعة 162: 31-87
أظهرت دراسة أجراها موشينيتس وآخرون (2019) إمكانية تحسين نمو النباتات وإنتاجية البذور من خلال المعالجة المسبقة لبذور القمح الشتوي بإشارة استشعار النصاب البكتيري N-هكسانويل-L-هوموسيرين لاكتون (C6-HSL). PLoS ONE 14(2):e0209460
مولر م. (2021) العدو والصديق لا يمكن تمييزهما: تفاعلات حمض الأبسيسيك والإيثيلين تحت الإجهاد اللاأحيائي. النباتات - بازل 10(3):448
قارن مون إتش آي، وكوون إم كيه، ولي إن آر، وسونغ إس واي، وسونغ دي إتش، ولي سي إتش (2021) المستقلبات والخصائص الوظيفية لأنواع مختلفة من الطماطم باستخدام علم الأيض القائم على قياس الطيف الكتلي. فرونت نيوتر 8: 659-646
نينغ يي، دينغ يونغ كانغ، تشانغ يونغ هونغ، تشانغ شواي، آن هاي مينغ، فو يونغ جون (2023). تركيزات منخفضة من ميثيل جاسمونات تعزز نمو نبات بودوكاربوس ماكروفيلوس من خلال توازن بين إشارات الهرمونات النباتية وتخليق التريتربينويد. تنظيم نمو النبات 101(1): 187-199
بافلوفيتش بي في، كوشي بي (2022) اختلافات في تسلسل التعبير الجيني: تحليل بيانات تسلسل الحمض النووي الريبوزي. طرق البيولوجيا الجزيئية (كليفتون، نيوجيرسي) 2508: 279-318
بريسا د، فريسكو ر، سبانيولو د (2023) تطبيق الأسمدة الحيوية الميكروبية في إنتاج المحاصيل وتعزيز مقاومتها: مراجعة. مجلة بازل الزراعية 13(9):1666
رين فنغ، ليو نينغ، غاو بينغ، شين هوي، لي شواي، لي لي، تشنغ دان، شين وي، غاو نينغ (2024). تحديد المركبات العضوية المتطايرة في بكتيريا *Stenotrophomonas stearothermiae* لتعزيز استعمارها ونمو شتلات الطماطم. مجلة علم الأحياء الدقيقة التطبيقية 135(10):lxae248
أولاه س، شميدت أ، رايشيلت م، تساي س ج، غيرشنزون ج (2022) لا يوجد تفاعل تنافسي بين مسارات إشارات حمض الساليسيليك وحمض الجاسمونيك في الحور. عالم النبات الجديد 235(2):701–717
وانغ تشي تشيانغ، غو شياودونغ (2020) تقع بروتينات الكيناز الشبيهة بالمستقبلات في مسار الإشارات قبل بروتينات كينازات البروتين المنشطة بالمايتوجين (MAPKs) في تنظيم نمو النبات. المجلة الدولية للعلوم الجزيئية 21(20):7638
وانغ تشاو، تشانغ جي، لي جي، شي جون، تشاي تشيانغ (2024). ينظم ميثيل الجاسمونات الخارجي تخليق الهرمونات الداخلية في الكراث المزروع مائيًا لتعزيز نموه وعملية التمثيل الضوئي. مجلة العلوم البستانية 327: 112861
يونغ تي، ديفيس بي جيه، ريد جيه بي (1996) التحليل الجيني للأدوار النسبية للأوكسين والجبريلين في تنظيم استطالة ساق البازلاء تحت الضوء الكامل. مجلة علم وظائف الأعضاء الصينية 110(3): 1029-1034
يو زد، تشانغ إف، فريمل جيه، دينغ زد (2022) إشارات الأوكسين: التقدم البحثي على مدى الثلاثين عامًا الماضية. مجلة علم الأحياء النباتي المتكامل 64(2):371–392

Zhang Hua، Zheng Dan، Hu Chao، Cheng Wei، Lei Peng، Xu Hui، Gao Ning (2023) مستقلبات Pseudomonas NRCB010 تحفز إفرازات جذر الطماطم المحددة لتعزيز استعمار الجذور. 13(5):664
تشو تشاو، لي شواي، تشنغ يونغ، لي بنغ، تشن يونغ، يينغ هوا، غاو نينغ (2022). مركب فوسفات عالي الطاقة يعزز نمو الخس من خلال تحسين عملية التمثيل الضوئي والنمو، وتحفيز العمليات المتعلقة بالاستقرار النظامي. مجلة علوم التربة وتغذية النبات 22(2): 1955-1969
تشو إكس، شين إتش، يان إكس، ما إكس، لينغ جيه، صن واي، غاو إن (2024أ) يعزز الأسيتوين نمو النبات ويخفف من الإجهاد الملحي في شتلات الخس عن طريق تنشيط المسارات الأيضية. بلانتس-بازل 13(23):3312
تشو تشاو، تشنغ يونغ، لينغ جون، ما تشاو، نيو هوي، تشن يونغ، يينغ هوي، غاو نينغ (2024ب). تأثيرات فوسفات الكادافيرين الخارجي على النمو، والتمثيل الضوئي، والتعبير الجيني في شتلات الخس. المجلة الصينية لعلوم التربة وتغذية النبات 24(1): 537-546
نعرب عن خالص امتناننا لمركز الحوسبة عالية الأداء بجامعة نانجينغ للتكنولوجيا لتزويدنا بموارد الحوسبة.
تم دعم هذا البحث من قبل المؤسسة الوطنية للعلوم الطبيعية في الصين (32172673 و 31972503) ومشروع منصة تدريب ابتكار الطلاب وريادة الأعمال بجامعة نانجينغ للتكنولوجيا (2025DC0047 و 2025DC1680 و 2025DC1682).
قسم التكنولوجيا الحيوية والهندسة الصيدلانية، جامعة نانجينغ للتكنولوجيا، نانجينغ 211816، الصين
مختبر جيانغسو الإقليمي الرئيسي لرصد البيئة الجوية ومكافحة التلوث، ومركز الابتكار التعاوني لتكنولوجيا البيئة الجوية والمعدات، وكلية العلوم والهندسة البيئية، وجامعة نانجينغ لعلوم وتكنولوجيا المعلومات، نانجينغ 210044، الصين
التصور، شانشان لي؛ تنظيم البيانات: Xiyue Sha، Shanshan Li، Hui Shen؛ التحليل الرسمي، فانغفانغ رن وشين تاو؛ الحصول على التمويل: Nan Gao، وWeiye Chen، وXiyue Sha، وZhuorui Li؛ المنهجية، فانغفانغ رن وويي تشين؛ إدارة المشروع، نان جاو؛ الكتابة - المسودة الأصلية، فانغفانغ رن وهوي شين؛ الكتابة والمراجعة والتحرير: ويشو شين، هوي شين، ونان جاو.
تلتزم دار نشر سبرينغر نيتشر الحياد فيما يتعلق بالمطالبات الإقليمية والانتماءات المؤسسية في الخرائط المنشورة.
تحتفظ Springer Nature أو الجهات المرخصة لها (مثل الجمعيات أو الشركاء الآخرين) بحقوق النشر الحصرية في هذه المقالة وفقًا لاتفاقيات النشر مع المؤلفين أو أصحاب حقوق النشر الآخرين؛ ويخضع نشر المؤلفين لنسخ المخطوطة المقبولة من هذه المقالة بالكامل لشروط اتفاقيات النشر هذه والقانون المعمول به.