Uniconazoloè un triazoloregolatore della crescita delle pianteche è ampiamente utilizzato per regolare l'altezza delle piante e prevenire la crescita eccessiva delle piantine. Tuttavia, il meccanismo molecolare con cui l'uniconazolo inibisce l'allungamento dell'ipocotile delle piantine non è ancora chiaro, e ci sono solo pochi studi che combinano dati di trascrittomica e metabolomica per indagare il meccanismo di allungamento dell'ipocotile. Qui, abbiamo osservato che l'uniconazolo ha inibito significativamente l'allungamento dell'ipocotile nelle piantine di cavolo cinese da fiore. È interessante notare che, sulla base dell'analisi combinata di trascrittomica e metabolomica, abbiamo scoperto che l'uniconazolo ha influenzato significativamente la via di "biosintesi dei fenilpropanoidi". In questa via, solo un gene della famiglia di geni regolatori enzimatici, BrPAL4, che è coinvolto nella biosintesi della lignina, è stato significativamente sottoregolato. Inoltre, i test one-hybrid e two-hybrid in lievito hanno dimostrato che BrbZIP39 può legarsi direttamente alla regione promotrice di BrPAL4 e attivarne la trascrizione. Il sistema di silenziamento genico indotto da virus ha ulteriormente dimostrato che BrbZIP39 può regolare positivamente l'allungamento dell'ipocotile del cavolo cinese e la sintesi della lignina nell'ipocotile. I risultati di questo studio forniscono nuove informazioni sul meccanismo di regolazione molecolare del cloconazolo nell'inibizione dell'allungamento dell'ipocotile del cavolo cinese. È stato confermato per la prima volta che il cloconazolo riduce il contenuto di lignina inibendo la sintesi dei fenilpropanoidi mediata dal modulo BrbZIP39-BrPAL4, portando così al nanismo dell'ipocotile nelle piantine di cavolo cinese.
Il cavolo cinese (Brassica campestris L. ssp. chinensis var. utilis Tsen et Lee) appartiene al genere Brassica ed è una nota verdura annuale crucifera ampiamente coltivata nel mio paese (Wang et al., 2022; Yue et al., 2022). Negli ultimi anni, la scala di produzione del cavolo cinese ha continuato ad espandersi e il metodo di coltivazione è cambiato dalla tradizionale semina diretta alla coltura intensiva di piantine e al trapianto. Tuttavia, nel processo di coltura intensiva di piantine e trapianto, l'eccessiva crescita dell'ipocotile tende a produrre piantine allungate, con conseguente scarsa qualità delle piantine. Pertanto, il controllo dell'eccessiva crescita dell'ipocotile è una questione urgente nella coltura intensiva di piantine e trapianto del cavolo cinese. Attualmente, esistono pochi studi che integrano dati trascrittomici e metabolomici per esplorare il meccanismo di allungamento dell'ipocotile. Il meccanismo molecolare con cui il clorantazolo regola l'espansione dell'ipocotile nel cavolo cinese non è stato ancora studiato. Il nostro obiettivo era identificare quali geni e vie molecolari rispondono al nanismo dell'ipocotile indotto dall'uniconazolo nel cavolo cinese. Utilizzando analisi del trascrittoma e del metaboloma, nonché analisi one-hybrid in lievito, saggio della doppia luciferasi e saggio di silenziamento genico indotto da virus (VIGS), abbiamo scoperto che l'uniconazolo può indurre il nanismo dell'ipocotile nel cavolo cinese inibendo la biosintesi della lignina nelle plantule di cavolo cinese. I nostri risultati forniscono nuove informazioni sul meccanismo di regolazione molecolare attraverso il quale l'uniconazolo inibisce l'allungamento dell'ipocotile nel cavolo cinese inibendo la biosintesi dei fenilpropanoidi mediata dal modulo BrbZIP39–BrPAL4. Questi risultati possono avere importanti implicazioni pratiche per migliorare la qualità delle plantule commerciali e contribuire a garantire la resa e la qualità degli ortaggi.
L'ORF completo di BrbZIP39 è stato inserito in pGreenll 62-SK per generare l'effettore, e il frammento del promotore BrPAL4 è stato fuso al gene reporter della luciferasi (LUC) di pGreenll 0800 per generare il gene reporter. I vettori del gene effettore e del gene reporter sono stati cotrasformati in foglie di tabacco (Nicotiana benthamiana).
Per chiarire le relazioni tra metaboliti e geni, abbiamo eseguito un'analisi congiunta del metaboloma e del trascrittoma. L'analisi di arricchimento delle vie metaboliche KEGG ha mostrato che i geni differenzialmente espressi (DEG) e i metaboliti differenzialmente espressi (DAM) erano co-arricchiti in 33 vie metaboliche KEGG (Figura 5A). Tra queste, la via metabolica "biosintesi dei fenilpropanoidi" era la più significativamente arricchita; anche le vie metaboliche "fissazione fotosintetica del carbonio", "biosintesi dei flavonoidi", "interconversione pentoso-acido glucuronico", "metabolismo del triptofano" e "metabolismo dell'amido-saccarosio" risultavano significativamente arricchite. La mappa di clustering termico (Figura 5B) ha mostrato che i DAM associati ai geni differenzialmente espressi erano suddivisi in diverse categorie, tra cui i flavonoidi rappresentavano la categoria più ampia, indicando che la via metabolica "biosintesi dei fenilpropanoidi" svolgeva un ruolo cruciale nel nanismo dell'ipocotile.
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Data di pubblicazione: 24 marzo 2025