La γ-Valactona promou el creixement de les plàntules de tomàquet a través del transcriptoma i els canvis en les hormones vegetals | Biologia Molecular de les Plantes

Per reduir la dependència de l'agricultura dels fertilitzants químics, l'interès pels nous tipus de fertilitzants està creixent. Els compostos essencials sónpromotors de creixement prometedors.La gamma-valactona, un compost orgànic volàtil produït per *S. stearothermiae* NRCB010, ha demostrat que promou el creixement de les plàntules de tomàquet en condicions estèrils. Per tant, vam investigar els efectes de diverses concentracions de gamma-valactona sobre el creixement de les plàntules de tomàquet en condicions hidropòniques i d'hivernacle, i també vam examinar els canvis corresponents en la transcripció i els nivells hormonals. Els resultats van mostrar que el tractament amb gamma-valactona va promoure significativament el creixement de les plàntules de tomàquet, amb concentracions òptimes de 100 mg/L i 250 mg/L en condicions hidropòniques i d'hivernacle, respectivament. El contingut d'àcid aspàrtic IAA, àcid glutàmic IAA,indol-3-acetamida, l'indol-3-acetonitril, l'àcid indol-3-butíric i la giberel·lina en fulles, tiges i arrels van augmentar significativament. L'anàlisi del transcriptoma va revelar que després de 6 hores de tractament amb γ-valerolactona, el nombre de gens amb expressió diferencial (DEG) amb una expressió augmentada va superar el nombre de gens amb expressió disminuïda; no obstant això, es va observar la situació contrària després de 24 hores de tractament. La γ-valerolactona pot promoure el creixement de les plàntules de tomàquet a través de mecanismes com la fotosíntesi, la senyalització d'hormones vegetals i la biosíntesi de metabòlits secundaris. Aquest estudi proporciona una base teòrica per a l'aplicació de la γ-valerolactona com a nou regulador del creixement de les plantes i estableix les bases per al desenvolupament de bioestimulants agrícoles altament eficaços i respectuosos amb el medi ambient.

Les anàlisis morfològiques, transcriptòmiques i hormonals van mostrar que la γ-valerolactona millora el creixement de les plàntules de tomàquet i augmenta els nivells hormonals.
Basu A, Prasad P, Das SN, Kalam S, Syed RZ, Reddy MS, El Enshasy H (2021) Bacteris de la rizosfera que promouen el creixement de les plantes (PGPR) com a bioinoculadors ecològics: avenços recents, limitacions i perspectives. Sustainability 13(3): 1140
Campobenedetto S, Mannino G, Bickwilder J, Contartesse V, Karlova R, Bertea CM (2021) L'aplicació de bioestimulants basats en tanins afecta l'estructura de l'arrel del tomàquet i millora la tolerància a la 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) La proteïna adaptadora UvSte50 regula la patogenicitat de *Ustilago maydis* a través de la via de senyalització MAPK. *Acta Mycologica Sinica* 8(9):954
Castiglione AM, Mannino G., Contartesse V., Bertea CM, Ertani A. (2021) Bioestimulants microbians per satisfer les necessitats de l'agricultura moderna: composició, funcions i aplicacions d'aquests productes innovadors. Plants-Basel 10(8):1533
Chandel SS, Sharma KD (2023) La regulació a la baixa dels gens de la via del metabolisme dels carbohidrats sota estrès d'alta temperatura va provocar una disminució del contingut de sacarosa i midó a les fulles de cigró. Actes de l'Acadèmia Índia de Ciències 46(5):445–449
Chen K, Li GJ, Bressan RA, Song CP, Zhu JQ, Zhao Y (2020a) Dinàmica, senyalització i funció de l'àcid abscísic en plantes. J Integr Plant Biol 62(1):25–54
Chen S, Zhao Y, Zhao H, Chen S (2020b) Identificació de possibles gens biosintètics de lignina en el bedoll. 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 promou el creixement i el desenvolupament de les plàntules de tomàquet mitjançant la regulació de la capacitat fotosintètica. Revista Internacional de Ciències Moleculars 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 i MYB85 regulen la fenilalanina i la lignina durant la formació de la biosíntesi de la paret cel·lular secundària1. Acta Physiologica Sinica 182(3):1272–1283
Guo Z, Chen Y, Wu D, Du Y, Wang M, Liu Z, Chu J, Yao S (2022) L'anàlisi del transcriptoma revela un paper clau dels brassinolids exògens en la via biosintètica d'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) Àcid abscísic: el seu paper en el desenvolupament i la maduració del fruit. Front Plant Sci 13:817500
Hildebrandt TM, Nesi AN, Araujo VL, Brown HP (2015) Catabolisme d'aminoàcids en plantes. Mol Plant 8(11):1563–1579
Horvath IT, Mehdi H, Fabos V, Boda L, Mika LT (2008) γ-velolactona: un fluid químic sostenible que conté energia i carboni. 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) Bioestimulants vegetals: mecanismes i aplicacions per millorar l'adaptació de les plantes a l'estrès abiòtic. Journal of Soil Science and Plant Nutrition 24:6641–6690

Kishore PBK, Tiozone RN Jr, Fernie AR, Srinivasulu N (2022) Àcid abscísic i el seu paper en la regulació del creixement, desenvolupament i estabilitat del rendiment de les plantes. Trends in Plant Science 27(12):1283–1295
Kumar K, Raina SK, Sultan SM (2020) Via de senyalització MAPK d'Arabidopsis i les seves interaccions en resposta a l'estrès abiòtic. Journal of Plant Biochemistry and Biotechnology 29(4):700–714
Lee D, Yeon YJ (2020) Síntesi de (R)-γ-valerat a partir d'àcid levulínic mitjançant un mètode quimioenzimàtic enantioselectiu. 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) La tiadizolina promou l'abscissió de les fulles de cotó mitjançant la regulació d'interaccions complexes entre l'etilè, l'auxina i la 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) Caracterització molecular de la família GH3 en alfals sota estrès abiòtic. Gene 851:146982
Li Yan, Han Shuai, Qi Yong (2023b) Progrés en la recerca sobre l'estructura i les funcions dels factors de resposta a l'auxina de les plantes. 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) El factor de transcripció NAC SlNAP2 regula la senescència de les fulles de tomàquet i el rendiment de fruites. Acta Physiologica Sinica 177(3):1286–1302.
Machik M., Gryta A., Frack M. (2020) Biofertilitzants agrícoles: conceptes, estratègies i impacte sobre els microorganismes del sòl. Progress in Agriculture 162:31–87
Moshinets OV, Babenko LM, Rogalsky SP, Jungin OS, Foster J, Kosakiwska IV, Potters G, Spears AJ (2019) van demostrar el potencial de millorar el creixement de les plantes i el rendiment de les llavors mitjançant el pretractament de les llavors de blat d'hivern amb el senyal de detecció de quòrum bacteriana N-hexanoil-L-homoserina lactona (C6-HSL). PLoS ONE 14(2):e0209460
Müller M. (2021) Enemic i amic indistingibles: interaccions d'àcid abscísic i etilè sota estrès abiòtic. Plants-Basel 10(3):448
Moon HI, Kwon MK, Lee NR, Song SY, Song DH, Lee CH (2021) van comparar els metabòlits i les propietats funcionals de diferents tomàquets mitjançant la metabolòmica basada en l'espectrometria de masses. Front Nutr 8:659646
Ning Yi, Ding Yongkang, Chang Yonghong, Zhang Shuai, An Haiming, Fu Yongjun (2023) Baixes concentracions de metil jasmonat promouen el creixement de Podocarpus macrophyllus mitjançant un equilibri entre la senyalització d'hormones vegetals i la síntesi de triterpenoides. Plant Growth Regulation 101(1):187–199
Pavlovich PV, Koshy P (2022) Diferències en la seqüència d'expressió gènica: anàlisi de dades de RNA-seq. Methods Mol Biol (Clifton NJ) 2508:279–318
Prisa D, Fresco R, Spagnuolo D (2023) Aplicació de biofertilitzants microbians en la producció de cultius i la millora de la resistència: una revisió. Agric Basel 13(9):1666
Ren Feng, Liu Ning, Gao Bing, Shen Hui, Li Shuai, Li Li, Zheng Dan, Shen Wei, Gao Ning (2024) Identificació de compostos orgànics volàtils en *Stenotrophomonas stearothermiae* per millorar la colonització i promoure el creixement de les plàntules de tomàquet. Journal of Applied Microbiology 135(10):lxae248
Ullah S, Schmidt A, Reichelt M, Tsai SJ, Gershenzon J (2022) No existeix cap interacció antagònica entre les vies de senyalització de l'àcid salicílic i jasmònic en el pollancre. New Botanist 235(2):701–717
Wang Zhiqiang, Gou Xiaodong (2020) Les proteïnes cinases similars als receptors es troben aigües amunt de les MAPK en la regulació del desenvolupament de les plantes. International Journal of Molecular Sciences 21(20):7638
Wang Chao, Zhang Jie, Li Jie, Xie Jun, Chai Qiang (2024) El metiljasmonat exogen regula la síntesi d'hormones endògenes en porros cultivats hidropònicament per promoure'n el creixement i la fotosíntesi. Horticultural Science 327:112861
Young T, Davis PJ, Reid JB (1996) Anàlisi genètica dels papers relatius de l'auxina i la giberel·lina en la regulació de l'elongació de la tija del pèsol sota plena llum. Acta Physiologica Sinica 110(3):1029–1034
Yu Z, Zhang F, Friml J, Ding Z (2022) Senyalització d'auxines: progrés de la recerca durant els darrers 30 anys. J Integr Plant Biol 64(2):371–392

Zhang Hua, Zheng Dan, Hu Chao, Cheng Wei, Lei Peng, Xu Hui, Gao Ning (2023) Els metabòlits Pseudomonas NRCB010 indueixen exsudats específics d'arrel de tomàquet per millorar la colonització de la rizosfera. 13(5):664
Zhou Chao, Li Shuai, Zheng Yong, Lei Peng, Chen Yong, Ying Hua, Gao Ning (2022) Un compost de fosfat d'alta energia promou el creixement de l'enciam millorant la fotosíntesi, el creixement i induint processos relacionats amb l'estabilitat sistèmica. 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) L'acetoïna promou el creixement de les plantes i alleuja l'estrès salí en les plàntules d'enciam activant les vies metabòliques. Plants-Basel 13(23):3312
Zhou Chao, Zheng Yong, Leng Jun, Ma Chao, Niu Hui, Chen Yong, Ying Hui, Gao Ning (2024b) Efectes del fosfat de cadaverina exogen sobre el creixement, la fotosíntesi i l'expressió gènica en plàntules d'enciam. Revista Xinesa de Ciència del Sòl i Nutrició Vegetal 24(1):537–546
Expressem el nostre sincer agraïment al Centre de Computació d'Alt Rendiment de la Universitat Tecnològica de Nanjing per proporcionar-nos els recursos informàtics.
Aquesta recerca ha estat finançada per la Fundació Nacional de Ciències Naturals de la Xina (32172673 i 31972503) i el Projecte de la Plataforma de Formació en Innovació i Emprenedoria Estudiantil de la Universitat Tecnològica de Nanjing (2025DC0047, 2025DC1680, 2025DC1682).
Departament de Biotecnologia i Enginyeria Farmacèutica, Universitat Tecnològica de Nanjing, Nanjing 211816, Xina
Laboratori Clau Provincial de Jiangsu per a la Monitorització del Medi Atmosfèric i el Control de la Contaminació, Centre d'Innovació Col·laborativa per a la Tecnologia d'Equipaments i Medi Atmosfèric, Escola de Ciències i Enginyeria Ambientals, Universitat de Ciències i Tecnologia de la Informació de Nanjing, Nanjing 210044, Xina
Conceptualització, Shanshan Li; Cura de dades: Xiyue Sha, Shanshan Li, Hui Shen; Anàlisi formal, Fangfang Ren i Xin Tao; Adquisició de finançament: Nan Gao, Weiye Chen, Xiyue Sha i Zhuorui Li; Metodologia, Fangfang Ren i Weiye Chen; Administració del projecte, Nan Gao; Redacció: esborrany original, Fangfang Ren i Hui Shen; Redacció, ressenya i edició: Weishou Shen, Hui Shen i Nan Gao.
Springer Nature es manté neutral pel que fa a les reivindicacions territorials i les afiliacions institucionals en els mapes publicats.
Springer Nature o els seus llicenciadors (per exemple, associacions o altres socis) tenen els drets d'autor exclusius d'aquest article d'acord amb els acords de publicació amb els autors o altres titulars dels drets d'autor; l'autopublicació de versions manuscrites acceptades d'aquest article per part dels autors està completament subjecta als termes d'aquests acords de publicació i a la legislació aplicable.