γ-Valactone ส่งเสริมการเจริญเติบโตของต้นกล้ามะเขือเทศผ่านการเปลี่ยนแปลงของทรานสคริปโตมและฮอร์โมนพืช | ชีววิทยาโมเลกุลของพืช

เพื่อลดการพึ่งพาปุ๋ยเคมีในภาคเกษตรกรรม ความสนใจในปุ๋ยชนิดใหม่จึงเพิ่มมากขึ้น สารประกอบที่จำเป็น ได้แก่สารส่งเสริมการเจริญเติบโตที่มีแนวโน้มดีแกมมา-วาแลคโตน สารประกอบอินทรีย์ระเหยง่ายที่ผลิตโดย *S. stearothermiae* NRCB010 ได้รับการพิสูจน์แล้วว่าช่วยส่งเสริมการเจริญเติบโตของต้นกล้ามะเขือเทศภายใต้สภาวะปลอดเชื้อ ดังนั้น เราจึงศึกษาผลของความเข้มข้นต่างๆ ของแกมมา-วาแลคโตนต่อการเจริญเติบโตของต้นกล้ามะเขือเทศภายใต้สภาวะไฮโดรโปนิกส์และเรือนกระจก และยังตรวจสอบการเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นในระดับการถอดรหัสและฮอร์โมนด้วย ผลการศึกษาแสดงให้เห็นว่า การให้แกมมา-วาแลคโตนช่วยส่งเสริมการเจริญเติบโตของต้นกล้ามะเขือเทศอย่างมีนัยสำคัญ โดยมีความเข้มข้นที่เหมาะสมที่สุดที่ 100 มก./ลิตร และ 250 มก./ลิตร ภายใต้สภาวะไฮโดรโปนิกส์และเรือนกระจก ตามลำดับ ปริมาณของ IAA-กรดแอสปาร์ติก, IAA-กรดกลูตามิก,อินโดล-3-อะเซตาไมด์ปริมาณของอินโดล-3-อะซีโตไนไตรล์ อินโดล-3-บิวทิริกแอซิด และจิบเบอเรลลินในใบ ลำต้น และรากเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ การวิเคราะห์ทรานสคริปโตมเผยให้เห็นว่าหลังจากได้รับการบำบัดด้วยแกมมา-วาเลอโรแลคโตนเป็นเวลา 6 ชั่วโมง จำนวนยีนที่มีการแสดงออกแตกต่างกัน (DEGs) ที่มีการแสดงออกเพิ่มขึ้นมีมากกว่าจำนวนยีนที่มีการแสดงออกลดลง อย่างไรก็ตาม สถานการณ์ตรงกันข้ามเกิดขึ้นหลังจากได้รับการบำบัดเป็นเวลา 24 ชั่วโมง แกมมา-วาเลอโรแลคโตนสามารถส่งเสริมการเจริญเติบโตของต้นกล้ามะเขือเทศผ่านกลไกต่างๆ เช่น การสังเคราะห์แสง การส่งสัญญาณฮอร์โมนพืช และการสังเคราะห์สารเมตาโบไลต์รอง การศึกษานี้เป็นพื้นฐานทางทฤษฎีสำหรับการประยุกต์ใช้แกมมา-วาเลอโรแลคโตนในฐานะสารควบคุมการเจริญเติบโตของพืชชนิดใหม่ และวางรากฐานสำหรับการพัฒนาสารกระตุ้นทางชีวภาพทางการเกษตรที่มีประสิทธิภาพสูงและเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม

การวิเคราะห์ทางด้านสัณฐานวิทยา การถอดรหัสพันธุกรรม และฮอร์โมน แสดงให้เห็นว่า γ-valerolactone ช่วยปรับปรุงการเจริญเติบโตของต้นกล้ามะเขือเทศและเพิ่มระดับฮอร์โมน
Basu A, Prasad P, Das SN, Kalam S, Syed RZ, Reddy MS, El Enshasy H (2021) แบคทีเรียไรโซสเฟียร์ที่ส่งเสริมการเจริญเติบโตของพืช (PGPR) ในฐานะจุลินทรีย์ชีวภาพที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม: ความก้าวหน้าล่าสุด ข้อจำกัด และแนวโน้มในอนาคต ความยั่งยืน 13(3): 1140
Campobenedetto S, Mannino G, Bickwilder J, Contartesse V, Karlova R, Bertea CM (2021) การประยุกต์ใช้สารกระตุ้นทางชีวภาพที่มีแทนนินเป็นองค์ประกอบส่งผลต่อโครงสร้างรากมะเขือเทศและช่วยเพิ่มความทนทานต่อเกลือ Sci Rep 11(1):354
Cao Hong, Gong Hong, Song Tao, Yu Ming, Pan Xin, Yu Juan, Qi Zhi, Du Yan, Liu Yan (2022) อะแดปเตอร์โปรตีน UvSte50 ควบคุมการเกิดโรคของ *Ustilago maydis* ผ่านเส้นทางการส่งสัญญาณ MAPK *แอคตา ไมโคโลจิกา ซินิกา* 8(9):954
Castiglione AM, Mannino G., Contartesse V., Bertea CM, Ertani A. (2021) สารกระตุ้นทางชีวภาพจากจุลินทรีย์เพื่อตอบสนองความต้องการของเกษตรกรรมสมัยใหม่: องค์ประกอบ หน้าที่ และการประยุกต์ใช้ของผลิตภัณฑ์นวัตกรรมเหล่านี้ Plants-Basel 10(8):1533
Chandel SS, Sharma KD (2023) การลดการแสดงออกของยีนในวิถีการเผาผลาญคาร์โบไฮเดรตภายใต้ความเครียดจากอุณหภูมิสูงส่งผลให้ปริมาณซูโครสและแป้งในใบถั่วชิกพีลดลง วารสาร Proceedings of the Indian Academy of Sciences 46(5):445–449
Chen K, Li GJ, Bressan RA, Song CP, Zhu JQ, Zhao Y (2020a) พลวัต การส่งสัญญาณ และหน้าที่ของกรดแอบซิสิกในพืช J Integr Plant Biol 62(1):25–54
Chen S, Zhao Y, Zhao H, Chen S (2020b) การระบุยีนสังเคราะห์ลิกนินที่คาดว่าจะมีอยู่ในไม้เบิร์ช โครงสร้างและหน้าที่ของไม้ 34(5):1255–1265
Ding Z, Yao Y, Yao K, Hou H, Zhang Z, Huang Y, Wang S, Liao W (2024) SlSERK3B ส่งเสริมการเจริญเติบโตและการพัฒนาของต้นกล้ามะเขือเทศโดยควบคุมความสามารถในการสังเคราะห์แสง วารสารวิทยาศาสตร์โมเลกุลนานาชาติ 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 และ MYB85 ควบคุมการสังเคราะห์ฟีนิลอะลานีนและลิกนินระหว่างการสร้างผนังเซลล์ทุติยภูมิ 1 [การเข้าถึงแบบเปิด] แอกต้าสรีรวิทยาซินิกา 182(3):1272–1283
Guo Z, Chen Y, Wu D, Du Y, Wang M, Liu Z, Chu J, Yao S (2022) การวิเคราะห์ทรานสคริปโตมเผยให้เห็นบทบาทสำคัญของบราสซิโนไลด์จากภายนอกในเส้นทางการสังเคราะห์อัลคาลอยด์ของ Pinellia ternata วารสารนานาชาติวิทยาศาสตร์โมเลกุล 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) กรดแอบซิสิก: บทบาทของมันในการพัฒนาและการสุกของผลไม้ Front Plant Sci 13:817500
Hildebrandt TM, Nesi AN, Araujo VL, Brown HP (2015) การสลายกรดอะมิโนในพืช Mol Plant 8(11):1563–1579
Horvath IT, Mehdi H, Fabos V, Boda L, Mika LT (2008) γ-velolactone: ของเหลวเคมีที่มีพลังงานและคาร์บอนที่ยั่งยืน 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) สารกระตุ้นทางชีวภาพของพืช: กลไกและการประยุกต์ใช้เพื่อเพิ่มความสามารถในการปรับตัวของพืชต่อความเครียดจากปัจจัยทางชีวภาพ วารสารวิทยาศาสตร์ดินและโภชนาการพืช 24:6641–6690

Kishore PBK, Tiozone RN Jr, Fernie AR, Srinivasulu N (2022) กรดแอบซิสิกและบทบาทในการควบคุมการเจริญเติบโต การพัฒนา และความเสถียรของผลผลิตของพืช Trends in Plant Science 27(12):1283–1295
Kumar K, Raina SK, Sultan SM (2020) เส้นทางการส่งสัญญาณ MAPK ของ Arabidopsis และปฏิสัมพันธ์ในการตอบสนองต่อความเครียดจากสิ่งแวดล้อม Journal of Plant Biochemistry and Biotechnology 29(4):700–714
Lee D, Yeon YJ (2020) การสังเคราะห์ (R)-γ-valerate จากกรดเลวูลินิกผ่านวิธีการทางเคมีและเอนไซม์แบบเลือกเอนันติโอเมอร์ 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) Thiadizoline ส่งเสริมการร่วงของใบฝ้ายโดยการควบคุมปฏิสัมพันธ์ที่ซับซ้อนระหว่างเอทิลีน ออกซิน และไซโตไคนิน 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) การจำแนกลักษณะทางโมเลกุลของตระกูล GH3 ในอัลฟัลฟาภายใต้สภาวะความเครียดจากสิ่งแวดล้อม Gene 851:146982
Li Yan, Han Shuai, Qi Yong (2023b) ความก้าวหน้าในการวิจัยเกี่ยวกับโครงสร้างและหน้าที่ของปัจจัยการตอบสนองต่อออกซินของพืช วารสารชีววิทยาพืชแบบบูรณาการ 65(3):617–632
Ma X, Zhang Y, Tureckova V, Xue GP, Ferney AR, Müller-Robert B, Balazadeh S (2018) ปัจจัยการถอดรหัส NAC SlNAP2 ควบคุมการชราภาพใบมะเขือเทศและผลผลิตผลไม้ แอกต้าสรีรวิทยาซินิกา 177(3):1286–1302.
Machik M., Gryta A., Frack M. (2020) ปุ๋ยชีวภาพทางการเกษตร: แนวคิด กลยุทธ์ และผลกระทบต่อจุลินทรีย์ในดิน ความก้าวหน้าทางการเกษตร 162:31–87
Moshinets OV, Babenko LM, Rogalsky SP, Jungin OS, Foster J, Kosakiwska IV, Potters G, Spears AJ (2019) แสดงให้เห็นถึงศักยภาพในการปรับปรุงการเจริญเติบโตของพืชและผลผลิตเมล็ดโดยการบำบัดเมล็ดข้าวสาลีฤดูหนาวล่วงหน้าด้วยสัญญาณการรับรู้จำนวนประชากรของแบคทีเรีย N-hexanoyl-L-homoserine lactone (C6-HSL) PLoS ONE 14(2):e0209460
Müller M. (2021) ศัตรูและมิตรแยกแยะไม่ได้: ปฏิสัมพันธ์ของกรดแอบซิสิกและเอทิลีนภายใต้ความเครียดจากสิ่งแวดล้อม Plants-Basel 10(3):448
Moon HI, Kwon MK, Lee NR, Song SY, Song DH, Lee CH (2021) เปรียบเทียบเมตาโบไลต์และคุณสมบัติเชิงฟังก์ชันของมะเขือเทศต่างชนิดกันโดยใช้เมตาโบโลมิกส์ที่อิงตามแมสสเปกโทรเมตรี Front Nutr 8:659646
Ning Yi, Ding Yongkang, Chang Yonghong, Zhang Shuai, An Haiming, Fu Yongjun (2023) ความเข้มข้นต่ำของเมทิลจัสมอเนตส่งเสริมการเจริญเติบโตของ Podocarpus macrophyllus ผ่านความสมดุลระหว่างการส่งสัญญาณฮอร์โมนพืชและการสังเคราะห์ไตรเทอร์พีนอยด์ การควบคุมการเจริญเติบโตของพืช 101(1):187–199
Pavlovich PV, Koshy P (2022) ความแตกต่างในลำดับการแสดงออกของยีน: การวิเคราะห์ข้อมูล RNA-seq Methods Mol Biol (Clifton NJ) 2508:279–318
Prisa D, Fresco R, Spagnuolo D (2023) การประยุกต์ใช้ปุ๋ยชีวภาพจุลินทรีย์ในการผลิตพืชและการเพิ่มความต้านทาน: บทวิจารณ์ Agric Basel 13(9):1666
Ren Feng, Liu Ning, Gao Bing, Shen Hui, Li Shuai, Li Li, Zheng Dan, Shen Wei, Gao Ning (2024) การระบุสารประกอบอินทรีย์ระเหยง่ายใน *Stenotrophomonas stearothermiae* เพื่อเพิ่มการตั้งรกรากและส่งเสริมการเจริญเติบโตของต้นกล้ามะเขือเทศ วารสารจุลชีววิทยาประยุกต์ 135(10):lxae248
Ullah S, Schmidt A, Reichelt M, Tsai SJ, Gershenzon J (2022) ไม่มีปฏิสัมพันธ์ที่เป็นปฏิปักษ์ระหว่างเส้นทางการส่งสัญญาณของกรดซาลิไซลิกและกรดจัสมอนิกในต้นป็อปลาร์ New Botanist 235(2):701–717
Wang Zhiqiang, Gou Xiaodong (2020) โปรตีนไคเนสที่คล้ายตัวรับตั้งอยู่เหนือ MAPK ในการควบคุมการพัฒนาของพืช วารสารวิทยาศาสตร์โมเลกุลนานาชาติ 21(20):7638
Wang Chao, Zhang Jie, Li Jie, Xie Jun, Chai Qiang (2024) เมทิลจัสมอเนตจากภายนอกควบคุมการสังเคราะห์ฮอร์โมนภายในในต้นหอมที่ปลูกแบบไฮโดรโปนิกส์เพื่อส่งเสริมการเจริญเติบโตและการสังเคราะห์แสง วารสารวิทยาศาสตร์การทำสวน 327:112861
Young T, Davis PJ, Reid JB (1996) การวิเคราะห์ทางพันธุกรรมของบทบาทสัมพัทธ์ของออกซินและจิบเบอเรลลินในการควบคุมการยืดตัวของลำต้นถั่วลันเตาภายใต้แสงเต็มที่ Acta Physiologica Sinica 110(3):1029–1034
Yu Z, Zhang F, Friml J, Ding Z (2022) การส่งสัญญาณออกซิน: ความก้าวหน้าในการวิจัยในช่วง 30 ปีที่ผ่านมา J Integr Plant Biol 64(2):371–392

Zhang Hua, Zheng Dan, Hu Chao, Cheng Wei, Lei Peng, Xu Hui, Gao Ning (2023) สาร Pseudomonas NRCB010 กระตุ้นให้เกิดสารหลั่งรากมะเขือเทศจำเพาะเพื่อเพิ่มการล่าอาณานิคมของไรโซสเฟียร์ 13(5):664
Zhou Chao, Li Shuai, Zheng Yong, Lei Peng, Chen Yong, Ying Hua, Gao Ning (2022) สารประกอบฟอสเฟตพลังงานสูงส่งเสริมการเจริญเติบโตของผักกาดหอมโดยการเพิ่มการสังเคราะห์แสง การเจริญเติบโต และกระตุ้นกระบวนการที่เกี่ยวข้องกับความเสถียรของระบบ วารสารวิทยาศาสตร์ดินและโภชนาการพืช 22(2):1955–1969
Zhou X, Shen H, Yan X, Ma X, Leng J, Sun Y, Gao N (2024a) อะซิโตอินส่งเสริมการเจริญเติบโตของพืชและบรรเทาความเครียดจากเกลือในต้นกล้าผักกาดหอมโดยการกระตุ้นวิถีเมตาบอลิซึม Plants-Basel 13(23):3312
Zhou Chao, Zheng Yong, Leng Jun, Ma Chao, Niu Hui, Chen Yong, Ying Hui, Gao Ning (2024b) ผลกระทบของคาดาเวอรีนฟอสเฟตจากภายนอกต่อการเจริญเติบโต การสังเคราะห์แสง และการแสดงออกของยีนในต้นกล้าผักกาดหอม วารสารวิทยาศาสตร์ดินและโภชนาการพืชของจีน 24(1):537–546
เราขอแสดงความขอบคุณอย่างจริงใจต่อศูนย์คอมพิวเตอร์ประสิทธิภาพสูงของมหาวิทยาลัยเทคโนโลยีหนานจิงที่ได้ให้การสนับสนุนด้านทรัพยากรการคำนวณแก่เรา
งานวิจัยนี้ได้รับการสนับสนุนจากมูลนิธิวิทยาศาสตร์ธรรมชาติแห่งชาติของจีน (32172673 และ 31972503) และโครงการแพลตฟอร์มการฝึกอบรมนวัตกรรมและผู้ประกอบการนักศึกษาของมหาวิทยาลัยเทคโนโลยีหนานจิง (2025DC0047, 2025DC1680, 2025DC1682)
ภาควิชาเทคโนโลยีชีวภาพและวิศวกรรมเภสัชกรรม มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีหนานจิง หนานจิง 211816 ประเทศจีน
ห้องปฏิบัติการสำคัญระดับมณฑลเจียงซู ด้านการตรวจสอบสภาพแวดล้อมทางอากาศและการควบคุมมลพิษ ศูนย์นวัตกรรมความร่วมมือด้านสิ่งแวดล้อมทางอากาศและเทคโนโลยีอุปกรณ์ คณะวิทยาศาสตร์และวิศวกรรมสิ่งแวดล้อม มหาวิทยาลัยวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีสารสนเทศหนานจิง หนานจิง 210044 ประเทศจีน
แนวความคิด Shanshan Li; การดูแลจัดการข้อมูล: Xiyue Sha, Shanshan Li, Hui Shen; การวิเคราะห์อย่างเป็นทางการ Fangfang Ren และ Xin Tao; การจัดหาเงินทุน: Nan Gao, Weiye Chen, Xiyue Sha และ Zhuorui Li; ระเบียบวิธี Fangfang Ren และ Weiye Chen; การบริหารโครงการน่านเกา การเขียน – ร่างต้นฉบับ Fangfang Ren และ Hui Shen; การเขียน ทบทวน และเรียบเรียง: Weishou Shen, Hui Shen และ Nan Gao
Springer Nature วางตัวเป็นกลางเกี่ยวกับข้อเรียกร้องเรื่องอาณาเขตและสังกัดสถาบันต่างๆ ในแผนที่ที่ตีพิมพ์
Springer Nature หรือผู้ได้รับอนุญาต (เช่น สมาคมหรือพันธมิตรอื่นๆ) เป็นเจ้าของลิขสิทธิ์แต่เพียงผู้เดียวในบทความนี้ตามข้อตกลงการตีพิมพ์กับผู้เขียนหรือผู้ถือลิขสิทธิ์อื่นๆ การเผยแพร่บทความฉบับที่ได้รับการยอมรับโดยผู้เขียนเองนั้นอยู่ภายใต้ข้อกำหนดของข้อตกลงการตีพิมพ์และกฎหมายที่เกี่ยวข้องอย่างสมบูรณ์