หน้าที่ของยูนิโคนาโซล

       ยูนิโคนาโซลเป็นไตรอะโซลสารควบคุมการเจริญเติบโตของพืชซึ่งใช้กันอย่างแพร่หลายเพื่อควบคุมความสูงของต้นและป้องกันการเจริญเติบโตมากเกินไปของต้นกล้า อย่างไรก็ตาม กลไกระดับโมเลกุลที่ยูนิโคนาโซลยับยั้งการยืดตัวของไฮโปโคทิลในต้นกล้ายังไม่ชัดเจน และมีเพียงไม่กี่งานวิจัยที่รวมข้อมูลทรานสคริปโทมและเมตาโบโลมเข้าด้วยกันเพื่อศึกษากลไกการยืดตัวของไฮโปโคทิล ในงานวิจัยนี้ เราพบว่ายูนิโคนาโซลยับยั้งการยืดตัวของไฮโปโคทิลในต้นกล้ากะหล่ำปลีดอกจีนได้อย่างมีนัยสำคัญ ที่น่าสนใจคือ จากการวิเคราะห์ทรานสคริปโทมและเมตาโบโลมร่วมกัน เราพบว่ายูนิโคนาโซลมีผลต่อวิถีการสังเคราะห์ฟีนิลโพรพานอยด์อย่างมีนัยสำคัญ ในวิถีนี้ ยีนเพียงยีนเดียวในกลุ่มยีนควบคุมเอนไซม์ คือ BrPAL4 ซึ่งเกี่ยวข้องกับการสังเคราะห์ลิกนิน ถูกควบคุมให้ลดลงอย่างมีนัยสำคัญ นอกจากนี้ การทดสอบยีสต์แบบไฮบริดหนึ่งและแบบไฮบริดสองแสดงให้เห็นว่า BrbZIP39 สามารถจับกับบริเวณโปรโมเตอร์ของ BrPAL4 ได้โดยตรงและกระตุ้นการถอดรหัสของมัน ระบบยับยั้งยีนที่ถูกกระตุ้นด้วยไวรัสยังพิสูจน์เพิ่มเติมว่า BrbZIP39 สามารถควบคุมการยืดตัวของไฮโปโคทิลในกะหล่ำปลีจีนและการสังเคราะห์ไฮโปโคทิลลิกนินได้ในเชิงบวก ผลการศึกษานี้ให้ข้อมูลเชิงลึกใหม่ๆ เกี่ยวกับกลไกการควบคุมระดับโมเลกุลของโคลโคนาโซลในการยับยั้งการยืดตัวของไฮโปโคทิลในกะหล่ำปลีจีน ได้รับการยืนยันเป็นครั้งแรกว่าโคลโคนาโซลลดปริมาณลิกนินโดยการยับยั้งการสังเคราะห์ฟีนิลโพรพานอยด์ที่ควบคุมโดยโมดูล BrbZIP39-BrPAL4 ซึ่งนำไปสู่ภาวะแคระแกร็นของไฮโปโคทิลในต้นกล้ากะหล่ำปลีจีน

กะหล่ำปลีจีน (Brassica campestris L. ssp. chinensis var. utilis Tsen et Lee) จัดอยู่ในสกุล Brassica และเป็นผักประจำปีตระกูลกะหล่ำที่รู้จักกันดีซึ่งปลูกกันอย่างแพร่หลายในประเทศของฉัน (Wang et al., 2022; Yue et al., 2022) ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ปริมาณการผลิตกะหล่ำดอกจีนขยายตัวอย่างต่อเนื่อง และวิธีการเพาะปลูกได้เปลี่ยนจากการเพาะเมล็ดโดยตรงแบบดั้งเดิมมาเป็นการเพาะเลี้ยงและย้ายปลูกแบบเข้มข้น อย่างไรก็ตาม ในกระบวนการเพาะเลี้ยงและย้ายปลูกแบบเข้มข้น การเจริญเติบโตของไฮโปโคทิลที่มากเกินไปมักจะทำให้ต้นกล้ามีขายาว ส่งผลให้คุณภาพของต้นกล้าต่ำ ดังนั้น การควบคุมการเจริญเติบโตของไฮโปโคทิลที่มากเกินไปจึงเป็นปัญหาเร่งด่วนในการเพาะเลี้ยงและย้ายปลูกกะหล่ำปลีจีนแบบเข้มข้น ปัจจุบันมีงานวิจัยที่รวบรวมข้อมูลทรานสคริปโตมิกส์และเมตาโบโลมิกส์เพื่อศึกษากลไกการยืดตัวของไฮโปโคทิลอยู่น้อยมาก ยังไม่มีการศึกษากลไกระดับโมเลกุลที่คลอรันทาโซลควบคุมการขยายตัวของไฮโปโคทิลในกะหล่ำปลีจีน เราจึงมุ่งศึกษายีนและวิถีโมเลกุลที่ตอบสนองต่อภาวะแคระแกร็นที่เกิดจากยูนิโคนาโซลในกะหล่ำปลีจีน โดยใช้การวิเคราะห์ทรานสคริปโทมและเมตาโบโลมิกส์ รวมถึงการวิเคราะห์ยีสต์ไฮบริดหนึ่ง การทดสอบลูซิเฟอเรสคู่ และการทดสอบการปิดยีนที่เหนี่ยวนำโดยไวรัส (VIGS) เราพบว่ายูนิโคนาโซลสามารถเหนี่ยวนำให้เกิดภาวะแคระแกร็นในกะหล่ำปลีจีนได้โดยการยับยั้งการสังเคราะห์ลิกนินในต้นกล้ากะหล่ำปลีจีน ผลการศึกษาของเราให้ข้อมูลเชิงลึกใหม่ๆ เกี่ยวกับกลไกการควบคุมระดับโมเลกุลที่ยูนิโคนาโซลยับยั้งการยืดตัวของไฮโปโคทิลในกะหล่ำปลีจีนผ่านการยับยั้งการสังเคราะห์ฟีนิลโพรพานอยด์ที่ควบคุมโดยโมดูล BrbZIP39–BrPAL4 ผลลัพธ์เหล่านี้อาจมีนัยสำคัญในทางปฏิบัติสำหรับการปรับปรุงคุณภาพของต้นกล้าเชิงพาณิชย์และมีส่วนช่วยในการรับประกันผลผลิตและคุณภาพของผัก
โปรตีน BrbZIP39 ORF แบบเต็มความยาวถูกแทรกเข้าไปใน pGreenll 62-SK เพื่อสร้างเอฟเฟกเตอร์ และชิ้นส่วนโปรโมเตอร์ BrPAL4 ถูกหลอมรวมกับยีนรีพอร์ตเตอร์ pGreenll 0800 luciferase (LUC) เพื่อสร้างยีนรีพอร์ตเตอร์ ยีนเอฟเฟกเตอร์และยีนรีพอร์ตเตอร์ถูกแปลงร่วมกันเป็นใบยาสูบ (Nicotiana benthamiana)
เพื่อชี้แจงความสัมพันธ์ระหว่างเมแทบอไลต์และยีน เราจึงทำการวิเคราะห์เมตาโบโลมและทรานสคริปโตมร่วมกัน การวิเคราะห์การเสริมสมรรถนะวิถี KEGG แสดงให้เห็นว่า DEG และ DAM มีการเพิ่มสมรรถนะร่วมกันในวิถี KEGG 33 วิถี (รูปที่ 5A) ในบรรดาวิถีเหล่านี้ วิถี “การสังเคราะห์ฟีนิลโพรพานอยด์” มีการเพิ่มสมรรถนะอย่างมีนัยสำคัญที่สุด วิถี “การตรึงคาร์บอนด้วยแสง” วิถี “การสังเคราะห์ฟลาโวนอยด์” วิถี “การเปลี่ยนสภาพระหว่างกรดเพนโทส-กลูคูโรนิก” วิถี “การเผาผลาญทริปโตเฟน” และวิถี “การเผาผลาญแป้ง-ซูโครส” ก็เพิ่มสมรรถนะอย่างมีนัยสำคัญเช่นกัน แผนผังการรวมกลุ่มความร้อน (รูปที่ 5B) แสดงให้เห็นว่า DAM ที่เกี่ยวข้องกับ DEG แบ่งออกเป็นหลายประเภท ซึ่งฟลาโวนอยด์เป็นประเภทที่ใหญ่ที่สุด ซึ่งบ่งชี้ว่าวิถี “การสังเคราะห์ฟีนิลโพรพานอยด์” มีบทบาทสำคัญในภาวะแคระแกร็นแบบไฮโปโคทิล
ผู้เขียนขอประกาศว่าการวิจัยนี้ดำเนินการโดยไม่มีความสัมพันธ์ทางการค้าหรือทางการเงินใดๆ ที่อาจตีความได้ว่าอาจเกิดความขัดแย้งทางผลประโยชน์ได้
ความคิดเห็นทั้งหมดที่แสดงในบทความนี้เป็นความคิดเห็นของผู้เขียนแต่เพียงผู้เดียว และไม่จำเป็นต้องสะท้อนถึงมุมมองขององค์กรที่เกี่ยวข้อง สำนักพิมพ์ บรรณาธิการ หรือผู้วิจารณ์ ผลิตภัณฑ์ใดๆ ที่ได้รับการประเมินในบทความนี้ หรือคำกล่าวอ้างจากผู้ผลิตจะไม่ได้รับการรับประกันหรือรับรองโดยสำนักพิมพ์