Unikonazoler en triazolplantevekstregulatorsom er mye brukt for å regulere plantehøyde og forhindre overvekst av frøplanter. Imidlertid er den molekylære mekanismen som unikonazol hemmer hypokotylforlengelse av frøplanter fortsatt uklar, og det finnes bare få studier som kombinerer transkriptom- og metabolomdata for å undersøke mekanismen for hypokotylforlengelse. Her observerte vi at unikonazol signifikant hemmet hypokotylforlengelse i kinesiske blomstrende kålplanter. Interessant nok, basert på den kombinerte transkriptom- og metabolomanalysen, fant vi at unikonazol signifikant påvirket "fenylpropanoidbiosyntese"-veien. I denne veien var bare ett gen i den enzymregulerende genfamilien, BrPAL4, som er involvert i ligninbiosyntese, signifikant nedregulert. I tillegg viste gjær-enhybrid- og to-hybrid-analyser at BrbZIP39 kunne binde seg direkte til promoterregionen til BrPAL4 og aktivere transkripsjonen. Det virusinduserte gensilencingsystemet beviste videre at BrbZIP39 positivt kunne regulere hypokotylforlengelsen av kinesisk kål og hypokotylligninsyntese. Resultatene fra denne studien gir ny innsikt i den molekylære reguleringsmekanismen til klokonazol i hemming av hypokotylforlengelse i kinakål. Det ble bekreftet for første gang at klokonazol reduserte lignininnholdet ved å hemme fenylpropanoidsyntese mediert av BrbZIP39-BrPAL4-modulen, noe som dermed førte til hypokotyldvergdannelse i kinakålplanter.
Kinakål (Brassica campestris L. ssp. chinensis var. utilis Tsen et Lee) tilhører slekten Brassica og er en velkjent ettårig korsblomstrende grønnsak som dyrkes mye i mitt land (Wang et al., 2022; Yue et al., 2022). I de senere årene har produksjonsskalaen for kinesisk blomkål fortsatt å øke, og dyrkingsmetoden har endret seg fra tradisjonell direkte såing til intensiv frøplantekultur og omplanting. Imidlertid, i prosessen med intensiv frøplantekultur og omplanting, har overdreven hypokotylvekst en tendens til å produsere lange frøplanter, noe som resulterer i dårlig frøplantekvalitet. Derfor er kontroll av overdreven hypokotylvekst et presserende problem i intensiv frøplantekultur og omplanting av kinakål. For tiden finnes det få studier som integrerer transkriptomikk- og metabolomikkdata for å utforske mekanismen for hypokotylforlengelse. Den molekylære mekanismen som klorantazol regulerer hypokotylekspansjon i kinakål med, er ennå ikke studert. Vi hadde som mål å identifisere hvilke gener og molekylære veier som reagerer på unikonazolindusert hypokotyldvergdannelse i kinakål. Ved å bruke transkriptom- og metabolomiske analyser, samt gjær-hybridanalyse, dual luciferase-analyse og virusindusert gensilencing (VIGS)-analyse, fant vi at unikonazol kunne indusere hypokotyl-dvergdannelse i kinakål ved å hemme ligninbiosyntese i kinakålfrøplanter. Resultatene våre gir ny innsikt i den molekylære reguleringsmekanismen som unikonazol hemmer hypokotyl-forlengelse i kinakål gjennom å hemme fenylpropanoidbiosyntese mediert av BrbZIP39–BrPAL4-modulen. Disse resultatene kan ha viktige praktiske implikasjoner for å forbedre kvaliteten på kommersielle frøplanter og bidra til å sikre avkastning og kvalitet på grønnsaker.
Fullengdes BrbZIP39 ORF ble satt inn i pGreenll 62-SK for å generere effektoren, og BrPAL4-promotorfragmentet ble fusjonert med pGreenll 0800 luciferase (LUC)-reportergenet for å generere reportergenet. Effektor- og reportergenvektorene ble kotransformert til tobakksblader (Nicotiana benthamiana).
For å avklare forholdet mellom metabolitter og gener, utførte vi en felles metabolom- og transkriptomanalyse. KEGG-berikelsesanalyse viste at DEG-er og DAM-er var ko-anriket i 33 KEGG-veier (figur 5A). Blant dem var «fenylpropanoidbiosyntese»-veien den mest betydelig berikede; «fotosyntetisk karbonfiksering»-veien, «flavonoidbiosyntese»-veien, «pentose-glukuronsyre-interkonversjonsveien», «tryptofanmetabolisme»-veien og «stivelse-sukrosemetabolisme»-veien var også betydelig beriket. Varmeklyngekartet (figur 5B) viste at DAM-ene assosiert med DEG-er var delt inn i flere kategorier, hvorav flavonoider var den største kategorien, noe som indikerer at «fenylpropanoidbiosyntese»-veien spilte en avgjørende rolle i hypokotyldvergvekst.
Forfatterne erklærer at forskningen ble utført uten kommersielle eller økonomiske forbindelser som kunne tolkes som en potensiell interessekonflikt.
Alle meninger som uttrykkes i denne artikkelen er utelukkende forfatterens egne og gjenspeiler ikke nødvendigvis synspunktene til tilknyttede organisasjoner, utgivere, redaktører eller anmeldere. Produkter som evalueres i denne artikkelen eller påstander fra produsentene deres er ikke garantert eller godkjent av utgiveren.
Publiseringstidspunkt: 24. mars 2025