Uniconazoloè un triazoloregolatore della crescita delle pianteampiamente 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 nelle piantine non è ancora chiaro e sono pochi gli studi che combinano i dati del trascrittoma e del metaboloma per indagare il meccanismo di allungamento dell'ipocotile. In questo studio, 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 del trascrittoma e del metaboloma, abbiamo scoperto che l'uniconazolo ha influenzato significativamente la via della "biosintesi dei fenilpropanoidi". In questa via, solo un gene della famiglia di geni regolatori enzimatici, BrPAL4, coinvolto nella biosintesi della lignina, è stato significativamente sottoregolato. Inoltre, i test con un ibrido e due ibridi in lievito hanno dimostrato che BrbZIP39 potrebbe legarsi direttamente alla regione promotore di BrPAL4 e attivarne la trascrizione. Il sistema di silenziamento genico indotto dal virus ha ulteriormente dimostrato che BrbZIP39 può regolare positivamente l'allungamento dell'ipocotile del cavolo cinese e la sintesi della lignina dell'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 di fenilpropanoidi mediata dal modulo BrbZIP39-BrPAL4, causando così il 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 varietà annuale di cavolo crucifero ampiamente coltivata nel mio Paese (Wang et al., 2022; Yue et al., 2022). Negli ultimi anni, la scala di produzione del cavolfiore cinese ha continuato ad espandersi e il metodo di coltivazione è cambiato dalla tradizionale semina diretta alla coltura intensiva e al trapianto di piantine. Tuttavia, nel processo di coltura intensiva e trapianto di piantine, l'eccessiva crescita dell'ipocotile tende a produrre piantine con le gambe allungate, con conseguente scarsa qualità delle piantine. Pertanto, il controllo dell'eccessiva crescita dell'ipocotile è un problema urgente nella coltura intensiva e nel trapianto di piantine di cavolo cinese. Attualmente, sono pochi gli studi che integrano dati di trascrittomica e metabolomica per esplorare il meccanismo di allungamento dell'ipocotile. Il meccanismo molecolare con cui il clorantazolo regola l'allungamento dell'ipocotile nel cavolo cinese non è ancora stato studiato. Abbiamo mirato a identificare quali geni e percorsi molecolari rispondano al nanismo dell'ipocotile indotto da uniconazolo nel cavolo cinese. Utilizzando analisi del trascrittoma e metabolomica, nonché analisi di un ibrido di lievito, test della doppia luciferasi e test di silenziamento genico indotto da virus (VIGS), abbiamo scoperto che l'uniconazolo potrebbe indurre il nanismo dell'ipocotile nel cavolo cinese inibendo la biosintesi della lignina nelle piantine di cavolo cinese. I nostri risultati forniscono nuove informazioni sul meccanismo di regolazione molecolare mediante il quale l'uniconazolo inibisce l'allungamento dell'ipocotile nel cavolo cinese inibendo la biosintesi dei fenilpropanoidi mediata dal modulo BrbZIP39–BrPAL4. Questi risultati potrebbero avere importanti implicazioni pratiche per il miglioramento della qualità delle piantine commerciali e per contribuire a garantire la resa e la qualità degli ortaggi.
L'ORF BrbZIP39 a lunghezza intera è stato inserito in pGreenll 62-SK per generare l'effettore, e il frammento del promotore BrPAL4 è stato fuso con il gene reporter della luciferasi (LUC) pGreenll 0800 per generare il gene reporter. I vettori dei geni effettore e reporter sono stati co-trasformati in foglie di tabacco (Nicotiana benthamiana).
Per chiarire le relazioni tra metaboliti e geni, abbiamo eseguito un'analisi congiunta di metaboloma e trascrittoma. L'analisi di arricchimento del pathway KEGG ha mostrato che DEG e DAM erano co-arricchiti in 33 pathway KEGG (Figura 5A). Tra questi, il pathway della "biosintesi dei fenilpropanoidi" era il più significativamente arricchito; anche il pathway della "fissazione fotosintetica del carbonio", il pathway della "biosintesi dei flavonoidi", il pathway dell'"interconversione pentoso-acido glucuronico", il pathway del "metabolismo del triptofano" e il pathway del "metabolismo amido-saccarosio" erano significativamente arricchiti. La mappa di clustering termico (Figura 5B) ha mostrato che i DAM associati ai DEG erano suddivisi in diverse categorie, tra cui i flavonoidi erano la categoria più numerosa, indicando che il pathway della "biosintesi dei fenilpropanoidi" svolgeva un ruolo cruciale nel nanismo dell'ipocotile.
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Data di pubblicazione: 24-03-2025