γ-Valactone meningkatkan pertumbuhan bibit tomat melalui perubahan transkriptom dan hormon tanaman | Biologi Molekuler Tanaman

Untuk mengurangi ketergantungan pertanian pada pupuk kimia, minat terhadap jenis pupuk baru semakin meningkat. Senyawa-senyawa penting yang terkandung di dalamnya adalah...pendorong pertumbuhan yang menjanjikan.Gamma-valakton, senyawa organik volatil yang diproduksi oleh *S. stearothermiae* NRCB010, telah terbukti meningkatkan pertumbuhan bibit tomat dalam kondisi steril. Oleh karena itu, kami meneliti pengaruh berbagai konsentrasi gamma-valakton terhadap pertumbuhan bibit tomat dalam kondisi hidroponik dan rumah kaca, serta memeriksa perubahan transkripsi dan kadar hormon yang terkait. Hasil penelitian menunjukkan bahwa perlakuan gamma-valakton secara signifikan meningkatkan pertumbuhan bibit tomat, dengan konsentrasi optimal masing-masing 100 mg/L dan 250 mg/L dalam kondisi hidroponik dan rumah kaca. Kandungan IAA-asam aspartat, IAA-asam glutamat,indol-3-asetamidaKadar indole-3-asetonitril, asam indole-3-butirat, dan gibberellin dalam daun, batang, dan akar meningkat secara signifikan. Analisis transkriptom mengungkapkan bahwa setelah 6 jam perlakuan γ-valerolakton, jumlah gen yang diekspresikan secara berbeda (DEGs) dengan peningkatan ekspresi melebihi jumlah gen dengan penurunan ekspresi; namun, situasi sebaliknya diamati setelah 24 jam perlakuan. γ-valerolakton dapat meningkatkan pertumbuhan bibit tomat melalui mekanisme seperti fotosintesis, pensinyalan hormon tanaman, dan biosintesis metabolit sekunder. Studi ini memberikan dasar teoritis untuk penerapan γ-valerolakton sebagai regulator pertumbuhan tanaman baru dan meletakkan dasar untuk pengembangan biostimulan pertanian yang sangat efektif dan ramah lingkungan.

Analisis morfologi, transkriptomik, dan hormonal menunjukkan bahwa γ-valerolakton meningkatkan pertumbuhan bibit tomat dan meningkatkan kadar hormon.
Basu A, Prasad P, Das SN, Kalam S, Syed RZ, Reddy MS, El Enshasy H (2021) Bakteri rizosfer pendorong pertumbuhan tanaman (PGPR) sebagai bioinokulator ramah lingkungan: kemajuan terkini, keterbatasan, dan prospek. Keberlanjutan 13(3): 1140
Campobenedetto S, Mannino G, Bickwilder J, Contartesse V, Karlova R, Bertea CM (2021) Aplikasi biostimulan berbasis tanin mempengaruhi struktur akar tomat dan meningkatkan toleransi garam. Sci Rep 11(1):354
Cao Hong, Gong Hong, Song Tao, Yu Ming, Pan Xin, Yu Juan, Qi Zhi, Du Yan, Liu Yan (2022) Protein adaptor UvSte50 mengatur patogenisitas *Ustilago maydis* melalui jalur pensinyalan MAPK. *Acta Mycologica Sinica* 8(9):954
Castiglione AM, Mannino G., Contartesse V., Bertea CM, Ertani A. (2021) Biostimulan mikroba untuk memenuhi kebutuhan pertanian modern: komposisi, fungsi, dan aplikasi produk inovatif ini. Plants-Basel 10(8):1533
Chandel SS, Sharma KD (2023) Penurunan regulasi gen jalur metabolisme karbohidrat di bawah tekanan suhu tinggi mengakibatkan penurunan kandungan sukrosa dan pati pada daun buncis. Prosiding Akademi Ilmu Pengetahuan India 46(5):445–449
Chen K, Li GJ, Bressan RA, Song CP, Zhu JQ, Zhao Y (2020a) Dinamika, pensinyalan, dan fungsi asam absisat pada tumbuhan. J Integr Plant Biol 62(1):25–54
Chen S, Zhao Y, Zhao H, Chen S (2020b) Identifikasi gen biosintesis lignin potensial pada pohon birch. Struktur dan Fungsi Kayu 34(5):1255–1265
Ding Z, Yao Y, Yao K, Hou H, Zhang Z, Huang Y, Wang S, Liao W (2024) SlSERK3B mendorong pertumbuhan dan perkembangan bibit tomat dengan mengatur kapasitas fotosintesis. Jurnal Internasional Ilmu Molekuler 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, dan MYB85 mengatur biosintesis fenilalanin dan lignin selama pembentukan dinding sel sekunder 1 [Akses Terbuka]. Acta Physiologica Sinica 182(3):1272–1283
Guo Z, Chen Y, Wu D, Du Y, Wang M, Liu Z, Chu J, Yao S (2022) Analisis transkriptom mengungkapkan peran kunci brassinolide eksogen dalam jalur biosintesis alkaloid Pinellia ternata. Jurnal Internasional Ilmu Molekuler 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) Asam absisat: perannya dalam perkembangan dan pematangan buah. Front Plant Sci 13:817500
Hildebrandt TM, Nesi AN, Araujo VL, Brown HP (2015) Katabolisme asam amino pada tumbuhan. Mol Plant 8(11):1563–1579
Horvath IT, Mehdi H, Fabos V, Boda L, Mika LT (2008) γ-velolactone: cairan kimia yang mengandung energi dan karbon yang berkelanjutan. 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) Biostimulan tanaman: mekanisme dan aplikasi untuk meningkatkan adaptasi tanaman terhadap stres abiotik. Jurnal Ilmu Tanah dan Nutrisi Tanaman 24:6641–6690

Kishore PBK, Tiozone RN Jr, Fernie AR, Srinivasulu N (2022) Asam absisat dan perannya dalam mengatur pertumbuhan, perkembangan, dan stabilitas hasil tanaman. Tren dalam Ilmu Tanaman 27(12):1283–1295
Kumar K, Raina SK, Sultan SM (2020) Jalur pensinyalan MAPK Arabidopsis dan interaksinya dalam menanggapi stres abiotik. Jurnal Biokimia dan Bioteknologi Tumbuhan 29(4):700–714
Lee D, Yeon YJ (2020) Sintesis (R)-γ-valerat dari asam levulinat melalui metode kemoenzimatik enantioselektif. 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) Thiadizoline meningkatkan abskisi daun kapas dengan mengatur interaksi kompleks antara etilen, auksin, dan sitokinin. Jurnal Internasional Ilmu Molekuler 23(5):2696
Li J, Min S, Luo Q, Abdoulaye AH, Zhang S, Huang W, Zhang R, Chen Y (2023a) Karakterisasi molekuler keluarga GH3 pada alfalfa di bawah tekanan abiotik. Gene 851:146982
Li Yan, Han Shuai, Qi Yong (2023b) Kemajuan penelitian tentang struktur dan fungsi faktor respons auksin tanaman. Jurnal Biologi Tanaman Terintegratif 65(3):617–632
Ma X, Zhang Y, Tureckova V, Xue GP, Ferney AR, Müller-Robert B, Balazadeh S (2018) Faktor transkripsi NAC SlNAP2 mengatur penuaan daun tomat dan hasil buah. Acta Physiologica Sinica 177(3):1286–1302.
Machik M., Gryta A., Frack M. (2020) Pupuk hayati pertanian: konsep, strategi, dan dampaknya terhadap mikroorganisme tanah. Kemajuan dalam Pertanian 162:31–87
Moshinets OV, Babenko LM, Rogalsky SP, Jungin OS, Foster J, Kosakiwska IV, Potters G, Spears AJ (2019) menunjukkan potensi untuk meningkatkan pertumbuhan tanaman dan hasil biji dengan melakukan pra-perlakuan pada biji gandum musim dingin dengan sinyal penginderaan kuorum bakteri N-heksanoil-L-homoserin lakton (C6-HSL). PLoS ONE 14(2):e0209460
Müller M. (2021) Musuh dan teman tak dapat dibedakan: interaksi asam absisat dan etilen di bawah tekanan abiotik. Tumbuhan-Basel 10(3):448
Moon HI, Kwon MK, Lee NR, Song SY, Song DH, Lee CH (2021) membandingkan metabolit dan sifat fungsional berbagai tomat menggunakan metabolomik berbasis spektrometri massa. Front Nutr 8:659646
Ning Yi, Ding Yongkang, Chang Yonghong, Zhang Shuai, An Haiming, Fu Yongjun (2023) Konsentrasi rendah metil jasmonat meningkatkan pertumbuhan Podocarpus macrophyllus melalui keseimbangan antara pensinyalan hormon tumbuhan dan sintesis triterpenoid. Regulasi Pertumbuhan Tanaman 101(1):187–199
Pavlovich PV, Koshy P (2022) Perbedaan dalam urutan ekspresi gen: analisis data RNA-seq. Methods Mol Biol (Clifton NJ) 2508:279–318
Prisa D, Fresco R, Spagnuolo D (2023) Aplikasi biofertilizer mikroba dalam produksi tanaman dan peningkatan ketahanan: sebuah tinjauan. Agric Basel 13(9):1666
Ren Feng, Liu Ning, Gao Bing, Shen Hui, Li Shuai, Li Li, Zheng Dan, Shen Wei, Gao Ning (2024) Identifikasi senyawa organik volatil dalam *Stenotrophomonas stearothermiae* untuk meningkatkan kolonisasi dan mendorong pertumbuhan bibit tomat. Jurnal Mikrobiologi Terapan 135(10):lxae248
Ullah S, Schmidt A, Reichelt M, Tsai SJ, Gershenzon J (2022) Tidak ada interaksi antagonistik antara jalur pensinyalan asam salisilat dan asam jasmonat pada pohon poplar. New Botanist 235(2):701–717
Wang Zhiqiang, Gou Xiaodong (2020) Reseptor-like protein kinase terletak di hulu MAPK dalam regulasi perkembangan tanaman. Jurnal Internasional Ilmu Molekuler 21(20):7638
Wang Chao, Zhang Jie, Li Jie, Xie Jun, Chai Qiang (2024) Metil jasmonat eksogen mengatur sintesis hormon endogen pada daun bawang yang ditanam secara hidroponik untuk meningkatkan pertumbuhan dan fotosintesisnya. Ilmu Hortikultura 327:112861
Young T, Davis PJ, Reid JB (1996) Analisis genetik peran relatif auksin dan giberelin dalam pengaturan pemanjangan batang kacang polong di bawah cahaya penuh. Acta Physiologica Sinica 110(3):1029–1034
Yu Z, Zhang F, Friml J, Ding Z (2022) Pensinyalan auksin: kemajuan penelitian selama 30 tahun terakhir. J Integr Plant Biol 64(2):371–392

Zhang Hua, Zheng Dan, Hu Chao, Cheng Wei, Lei Peng, Xu Hui, Gao Ning (2023) Metabolit Pseudomonas NRCB010 menginduksi eksudat akar tomat spesifik untuk meningkatkan kolonisasi rhizosfer. 13(5):664
Zhou Chao, Li Shuai, Zheng Yong, Lei Peng, Chen Yong, Ying Hua, Gao Ning (2022) Senyawa fosfat berenergi tinggi meningkatkan pertumbuhan selada dengan meningkatkan fotosintesis, pertumbuhan, dan menginduksi proses yang berkaitan dengan stabilitas sistemik. Jurnal Ilmu Tanah dan Nutrisi Tanaman 22(2):1955–1969
Zhou X, Shen H, Yan X, Ma X, Leng J, Sun Y, Gao N (2024a) Acetoin meningkatkan pertumbuhan tanaman dan mengurangi stres garam pada bibit selada dengan mengaktifkan jalur metabolisme. Plants-Basel 13(23):3312
Zhou Chao, Zheng Yong, Leng Jun, Ma Chao, Niu Hui, Chen Yong, Ying Hui, Gao Ning (2024b) Pengaruh kadaverin fosfat eksogen terhadap pertumbuhan, fotosintesis, dan ekspresi gen pada bibit selada. Jurnal Ilmu Tanah dan Nutrisi Tanaman Tiongkok 24(1):537–546
Kami menyampaikan rasa terima kasih yang tulus kepada Pusat Komputasi Kinerja Tinggi Universitas Teknologi Nanjing atas penyediaan sumber daya komputasi kepada kami.
Penelitian ini didukung oleh National Natural Science Foundation of China (32172673 dan 31972503) dan Proyek Platform Pelatihan Inovasi dan Kewirausahaan Mahasiswa Universitas Teknologi Nanjing (2025DC0047, 2025DC1680, 2025DC1682).
Departemen Bioteknologi dan Teknik Farmasi, Universitas Teknologi Nanjing, Nanjing 211816, Tiongkok
Laboratorium Utama Provinsi Jiangsu untuk Pemantauan Lingkungan Atmosfer dan Pengendalian Polusi, Pusat Inovasi Kolaboratif untuk Lingkungan Atmosfer dan Teknologi Peralatan, Sekolah Ilmu dan Teknik Lingkungan, Universitas Sains dan Teknologi Informasi Nanjing, Nanjing 210044, Tiongkok
Konseptualisasi, Shanshan Li; Kurasi data: Xiyue Sha, Shanshan Li, Hui Shen; Analisis formal, Fangfang Ren dan Xin Tao; Akuisisi pendanaan: Nan Gao, Weiye Chen, Xiyue Sha, dan Zhuorui Li; Metodologi, Fangfang Ren dan Weiye Chen; Administrasi proyek, Nan Gao; Penulisan – draf asli, Fangfang Ren dan Hui Shen; Menulis, mengulas, dan mengedit: Weishou Shen, Hui Shen, dan Nan Gao.
Springer Nature bersikap netral terkait klaim teritorial dan afiliasi kelembagaan dalam peta yang diterbitkan.
Springer Nature atau pemberi lisensinya (misalnya, asosiasi atau mitra lainnya) memegang hak cipta eksklusif atas artikel ini sesuai dengan perjanjian penerbitan dengan penulis atau pemegang hak cipta lainnya; publikasi mandiri versi manuskrip yang telah diterima dari artikel ini oleh penulis sepenuhnya tunduk pada ketentuan perjanjian penerbitan tersebut dan hukum yang berlaku.