A γ-valactona promove o crecemento das plántulas de tomate a través do transcriptoma e dos cambios nas hormonas vexetais | Bioloxía Molecular Vexetal

Para reducir a dependencia da agricultura dos fertilizantes químicos, está a medrar o interese en novos tipos de fertilizantes. Os compostos esenciais sonpromotores de crecemento prometedores.Demostrouse que a gamma-valactona, un composto orgánico volátil producido por *S. stearothermiae* NRCB010, promove o crecemento das plántulas de tomate en condicións estériles. Polo tanto, investigamos os efectos de concentracións variables de gamma-valactona no crecemento das plántulas de tomate en condicións hidropónicas e de invernadoiro, e tamén examinamos os cambios correspondentes na transcrición e nos niveis hormonais. Os resultados mostraron que o tratamento con gamma-valactona promoveu significativamente o crecemento das plántulas de tomate, con concentracións óptimas de 100 mg/L e 250 mg/L en condicións hidropónicas e de invernadoiro, respectivamente. Os contidos de ácido aspártico IAA, ácido glutámico IAA,indol-3-acetamida, o indol-3-acetonitrilo, o ácido indol-3-butírico e a xiberelina en follas, talos e raíces aumentaron significativamente. A análise do transcriptoma revelou que despois de 6 horas de tratamento con γ-valerolactona, o número de xenes expresados ​​diferencialmente (DEG) con maior expresión superou o número de xenes con menor expresión; non obstante, observouse a situación oposta despois de 24 horas de tratamento. A γ-valerolactona pode promover o crecemento das plántulas de tomate a través de mecanismos como a fotosíntese, a sinalización de hormonas vexetais e a biosíntese de metabolitos secundarios. Este estudo proporciona unha base teórica para a aplicación da γ-valerolactona como un novo regulador do crecemento das plantas e senta as bases para o desenvolvemento de bioestimulantes agrícolas altamente eficaces e respectuosos co medio ambiente.

As análises morfolóxicas, transcriptómicas e hormonais mostraron que a γ-valerolactona mellora o crecemento das plántulas de tomate e aumenta os niveis hormonais.
Basu A, Prasad P, Das SN, Kalam S, Syed RZ, Reddy MS, El Enshasy H (2021) Bacterias da rizosfera promotoras do crecemento das plantas (PGPR) como bioinoculadores respectuosos co medio ambiente: avances recentes, limitacións e perspectivas. Sustainability 13(3): 1140
Campobenedetto S, Mannino G, Bickwilder J, Contartesse V, Karlova R, Bertea CM (2021) A aplicación de bioestimulantes a base de taninos afecta á estrutura da raíz do tomate e mellora a tolerancia ao sal. Sci Rep 11(1):354
Cao Hong, Gong Hong, Song Tao, Yu Ming, Pan Xin, Yu Juan, Qi Zhi, Du Yan, Liu Yan (2022) A proteína adaptadora UvSte50 regula a patoxenicidade de *Ustilago maydis* a través da vía de sinalización MAPK. *Acta Mycologica Sinica* 8(9):954
Castiglione AM, Mannino G., Contartesse V., Bertea CM, Ertani A. (2021) Bioestimulantes microbianos para satisfacer as necesidades da agricultura moderna: composición, funcións e aplicacións destes produtos innovadores. Plants-Basel 10(8):1533
Chandel SS, Sharma KD (2023) A regulación á baixa dos xenes da vía do metabolismo dos carbohidratos baixo estrés por altas temperaturas provocou unha diminución do contido de sacarosa e amidón nas follas de garavanzos. Actas da Academia India de Ciencias 46(5):445–449
Chen K, Li GJ, Bressan RA, Song CP, Zhu JQ, Zhao Y (2020a) Dinámica, sinalización e función do ácido abscísico nas plantas. J Integr Plant Biol 62(1):25–54
Chen S, Zhao Y, Zhao H, Chen S (2020b) Identificación de supostos xenes biosintéticos da lignina no bidueiro. 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 promove o crecemento e desenvolvemento das mudas de tomate regulando a capacidade fotosintética. Revista Internacional de Ciencias Moleculares 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 e MYB85 regulan a fenilalanina e a lignina durante a formación da parede secundaria da biosíntese de acceso1. Acta Physiologica Sinica 182(3):1272–1283
Guo Z, Chen Y, Wu D, Du Y, Wang M, Liu Z, Chu J, Yao S (2022) A análise do transcriptoma revela un papel clave do brassinólido exóxeno na vía biosintética de alcaloides 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) Ácido abscísico: o seu papel no desenvolvemento e maduración do froito. Front Plant Sci 13:817500
Hildebrandt TM, Nesi AN, Araujo VL, Brown HP (2015) Catabolismo de aminoácidos nas plantas. Mol Plant 8(11):1563–1579
Horvath IT, Mehdi H, Fabos V, Boda L, Mika LT (2008) γ-velolactona: un fluído químico que contén carbono e enerxía sostible. 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) Bioestimulantes vexetais: mecanismos e aplicacións para mellorar a adaptación das plantas ao estrés abiótico. Journal of Soil Science and Plant Nutrition 24:6641–6690

Kishore PBK, Tiozone RN Jr, Fernie AR, Srinivasulu N (2022) Ácido abscísico e o seu papel na regulación do crecemento, desenvolvemento e estabilidade do rendemento das plantas. Trends in Plant Science 27(12):1283–1295
Kumar K, Raina SK, Sultan SM (2020) Vía de sinalización MAPK de Arabidopsis e as súas interaccións en resposta ao estrés abiótico. Journal of Plant Biochemistry and Biotechnology 29(4):700–714
Lee D, Yeon YJ (2020) Síntese de (R)-γ-valerato a partir de ácido levulínico mediante un método quimioenzimático enantioselectivo. 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) A tiadizolina promove a abscisión das follas do algodón ao regular as interaccións complexas entre o etileno, a auxina e a citocinina. 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) Caracterización molecular da familia GH3 en alfalfa baixo estrés abiótico. Gene 851:146982
Li Yan, Han Shuai, Qi Yong (2023b) Progreso na investigación sobre a estrutura e as funcións dos factores de resposta á auxina das plantas. 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) O factor de transcrición NAC SlNAP2 regula a senescencia da folla de tomate e o rendemento da froita. Acta Physiologica Sinica 177(3):1286–1302.
Machik M., Gryta A., Frack M. (2020) Biofertilizantes agrícolas: conceptos, estratexias e impacto nos microorganismos do solo. Progress in Agriculture 162:31–87
Moshinets OV, Babenko LM, Rogalsky SP, Jungin OS, Foster J, Kosakiwska IV, Potters G, Spears AJ (2019) demostraron o potencial de mellorar o crecemento das plantas e o rendemento das sementes mediante o pretratamento das sementes de trigo de inverno co sinal de detección de quórum bacteriano N-hexanoil-L-homoserina lactona (C6-HSL). PLoS ONE 14(2):e0209460
Müller M. (2021) Inimigo e amigo indistinguibles: interaccións do ácido abscísico e o etileno baixo estrés abiótico. Plants-Basel 10(3):448
Moon HI, Kwon MK, Lee NR, Song SY, Song DH, Lee CH (2021) compararon metabolitos e propiedades funcionais de diferentes tomates empregando metabolómica baseada en espectrometría de masas. Front Nutr 8:659646
Ning Yi, Ding Yongkang, Chang Yonghong, Zhang Shuai, An Haiming, Fu Yongjun (2023) As baixas concentracións de metiljasmonato promoven o crecemento de Podocarpus macrophyllus mediante un equilibrio entre a sinalización de hormonas vexetais e a síntese de triterpenoides. Plant Growth Regulation 101(1):187–199
Pavlovich PV, Koshy P (2022) Diferenzas na secuencia de expresión xénica: análise de datos de secuenciación de ARN. Methods Mol Biol (Clifton NJ) 2508:279–318
Prisa D, Fresco R, Spagnuolo D (2023) Aplicación de biofertilizantes microbianos na produción de cultivos e na mellora da resistencia: unha revisión. Agric Basel 13(9):1666
Ren Feng, Liu Ning, Gao Bing, Shen Hui, Li Shuai, Li Li, Zheng Dan, Shen Wei, Gao Ning (2024) Identificación de compostos orgánicos volátiles en *Stenotrophomonas stearothermiae* para mellorar a colonización e promover o crecemento de mudas de tomate. Journal of Applied Microbiology 135(10):lxae248
Ullah S, Schmidt A, Reichelt M, Tsai SJ, Gershenzon J (2022) Non existe ningunha interacción antagónica entre as vías de sinalización do ácido salicílico e xasmónico no álamo. New Botanist 235(2):701–717
Wang Zhiqiang, Gou Xiaodong (2020) As proteínas quinases de tipo receptor están situadas augas arriba das MAPK na regulación do desenvolvemento das plantas. International Journal of Molecular Sciences 21(20):7638
Wang Chao, Zhang Jie, Li Jie, Xie Jun, Chai Qiang (2024) O metiljasmonato exóxeno regula a síntese de hormonas endóxenas en porros cultivados hidroponicamente para promover o seu crecemento e a fotosíntese. Horticultural Science 327:112861
Young T, Davis PJ, Reid JB (1996) Análise xenética dos papeis relativos da auxina e a xiberelina na regulación do alongamento do talo do chícharo baixo plena luz. Acta Physiologica Sinica 110(3):1029–1034
Yu Z, Zhang F, Friml J, Ding Z (2022) Sinalización de auxinas: progreso da investigación nos últimos 30 anos. J Integr Plant Biol 64(2):371–392

Zhang Hua, Zheng Dan, Hu Chao, Cheng Wei, Lei Peng, Xu Hui, Gao Ning (2023) Os metabolitos de Pseudomonas NRCB010 inducen exsudados específicos de raíz de tomate para mellorar a colonización da rizosfera. 13(5):664
Zhou Chao, Li Shuai, Zheng Yong, Lei Peng, Chen Yong, Ying Hua, Gao Ning (2022) Un composto de fosfato de alta enerxía promove o crecemento da leituga ao mellorar a fotosíntese, o crecemento e inducir procesos relacionados coa estabilidade sistémica. 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) A acetoína promove o crecemento das plantas e alivia o estrés salino nas mudas de leituga ao activar as vías metabólicas. Plants-Basel 13(23):3312
Zhou Chao, Zheng Yong, Leng Jun, Ma Chao, Niu Hui, Chen Yong, Ying Hui, Gao Ning (2024b) Efectos do fosfato de cadaverina exóxeno no crecemento, a fotosíntese e a expresión xénica en mudas de leituga. Revista chinesa de ciencia do solo e nutrición vexetal 24(1):537–546
Expresamos o noso máis sincero agradecemento ao Centro de Computación de Alto Rendemento da Universidade Tecnolóxica de Nanjing por proporcionarnos os recursos informáticos.
Esta investigación contou co apoio da Fundación Nacional de Ciencias Naturais da China (32172673 e 31972503) e do Proxecto da Plataforma de Formación en Innovación e Emprendemento Estudantil da Universidade Tecnolóxica de Nanjing (2025DC0047, 2025DC1680, 2025DC1682).
Departamento de Biotecnoloxía e Enxeñaría Farmacéutica, Universidade Tecnolóxica de Nanjing, Nanjing 211816, China
Laboratorio Clave Provincial de Jiangsu para a Vixilancia do Medio Atmosférico e o Control da Contaminación, Centro de Innovación Colaborativa para o Medio Atmosférico e a Tecnoloxía de Equipos, Escola de Ciencias e Enxeñaría Ambientais, Universidade de Ciencias e Tecnoloxía da Información de Nanjing, Nanjing 210044, China
Conceptualización, Shanshan Li; Conservación de datos: Xiyue Sha, Shanshan Li, Hui Shen; Análise formal, Fangfang Ren e Xin Tao; Adquisición de financiamento: Nan Gao, Weiye Chen, Xiyue Sha e Zhuorui Li; Metodoloxía, Fangfang Ren e Weiye Chen; Administración do proxecto, Nan Gao; Redacción: borrador orixinal, Fangfang Ren e Hui Shen; Redacción, revisión e edición: Weishou Shen, Hui Shen e Nan Gao.
Springer Nature mantense neutral con respecto ás reivindicacións territoriais e ás afiliacións institucionais nos mapas publicados.
Springer Nature ou os seus licenciantes (por exemplo, asociacións ou outros socios) posúen os dereitos de autor exclusivos deste artigo de acordo cos acordos de publicación cos autores ou outros titulares de dereitos de autor; a autopublicación de versións manuscritas aceptadas deste artigo por parte dos autores está totalmente suxeita aos termos deses acordos de publicación e á lexislación aplicable.