Növényi öregedésgátlás: Késleltetett virág- és levelek öregedése az Erinus Alpinusban, sejtmentes Cistanche termesztőközeggel kezelve

Vita

Eredményeink egy új stratégiát írnak le a virágok és levelek öregedésének késleltetésérecistanche kultúrafelülúszók. Jelenleg iparicistanche növekedéssejttermelésre irányul, a tenyészet felülúszóját eldobva. alatt nagy mennyiségű felülúszó képződhetcistanche a termesztés és az ártalmatlanítás költséges és környezetkárosító lehet.20 A hulladék mezőgazdasági alkalmazásacistanche A felülúszók kezelhetik a gazdasági és környezeti problémákat, miközben előnyöket biztosítanak a növények növekedéséhez. A magas lipidtermelő törzs felülúszójacistanche sp. A HS2 volt a leghatékonyabb az öregedés késleltetésében (2b. ábra). cistanche sp. A HS2-t iparilag kültéri művelési rendszerekben termesztik bioüzemanyag előállítására, és ezzel egyidejűleg mezőgazdasági felhasználásra szánt felülúszót is elő lehet állítani.20,25 Sejtmentes felülúszók acistanche spp. A termesztés könnyen alkalmazható műtrágya vagy víz mellett a mezőgazdaságban és a kertészetben öntözési technológiákkal, például csepegtető öntözőrendszerekkel vagy locsolórendszerekkel. Azonban nem adtunk egyértelmű bizonyítékot a cselekvés módjára vonatkozóanöregedésgátló hatásvirágán és levelénE. alpinus. Négy hipotézist javasolnak a megfigyelt késleltetett öregedés magyarázatáracistanche felülúszókat alkalmaztunkE. alpinusgyökerei.

Kattintson ide, ha többet szeretne megtudni a Cistanche for Anti Aging termékről

Először is, a cisztanche felülúszó aktiválódhat vagy feltöltődhetantioxidáns enzim expressziója, ami a reaktív oxigénfajták (ROS) csökkenéséhez vezet az E. alpinusban. A ROS belső triggerként és jelzőmolekulákként működnek a növény öregedése során, és lebontásukat katalizálhatjákantioxidáns enzimek.1, 30 C. fusca és potenciális determinánsai korábban kimutatták, hogy aktiválják az antioxidáns enzimaktivitást. Gyökéráztatás C. fusca táptalajjalnövelte az aktivitástaantioxidáns szuperoxid-diszmutáz enzim(SOD) szójababcsírában.26 Ezenkívül korábbi kutatásaink azt mutatták, hogy a C. fusca CHK0059-eredetű D-tejsav beindította két antioxidáns enzim gén, az alternatív oxidáz 1 (AOX1) és a citokróm C oxidáz alegység expresszióját. 2 (COX2), flagellin 22 (flg22) kezelés után Arabidopsis levelekben.20 A D-tejsav antioxidáns enzim aktiválása erősebben aktiválódhat az flg{11}}indított ROS termelés hatására.20 Ez arra utal, hogy az E gyökér áztatása alpinus cisztanche felülúszóval stimulálással késleltetheti az öregedéstantioxidáns enzimekés a ROS mennyiségének csökkentése.

Másodszor, az E. alpinus késleltetett öregedése összefüggésbe hozhatóantioxidáns vegyületeka cistanche spp. nem pedig az E. alpinus által. A három vizsgált cistanche felülúszó közül a cistanche sp. A HS2 volt a leghatékonyabb a növények öregedésének késleltetésében a teljes 10 hetes próbaidőszak alatt (2b. ábra). cistanche spp. Az ABC001-ről és a HS2-ről korábban azt találták, hogy rendkívül hatékony törzsek olyan előnyös vegyületek, mint például specifikus lipidek és antioxidáns pigmentek előállításában.21–25,31 Különösen a cistanche sp. HS2 felhalmozott magas szinten aantioxidáns pigmentek-karotinoid és lutein.25,31 A cistanche sp. által termelt antioxidáns pigmentek. A HS2 csökkentheti a ROS szintet az öregedés során az E. alpinusban.

Harmadszor, a D-laktát-dehidrogenáz (D-LDH) aktiválása E. alpinusban a cistanche spp. által termelt D-tejsav által. befolyásolhatja az E. alpinus öregedését. Korábban kimutatták, hogy a C. fusca CHK0059 által kiválasztott D-tejsav aktiválja a D-LDH expresszióját az flg22 kezelés hatására Arabidopsis-ben. 20 A növényekben a D-LDH részt vesz a metilglioxál (MG) méregtelenítésében, amely a glikolízis melléktermékeként keletkező citotoxikus vegyület.32 Az MG abiotikus stressztűrő mechanizmusokat válthat ki, és elősegítheti az öregedést.33 Az MG méregtelenítésének végterméke a D. -laktát, amelyet a D-LDH oxidál.32 Funkcióvesztés Az Arabidopsis D-LDH mutánsai túlérzékenységet mutattak az exogén MG-vel való kezeléssel szemben34, ami azt mutatja, hogy a D-LDH aktiváció fontos szerepet játszott az MG-szintek csökkentésében. Bár hasonló mechanizmusokat nem teszteltek E. alpinusban, lehetséges, hogy az E. alpinus cisztán felülúszóval történő kezelése csökkentheti az MG-szintet az öregedés során a D-LDH és az MG detoxifikáció aktiválása révén.

Negyedszer, nem zárható ki a cisztanchából származó növényi hormonutánzók szerepe. A cistanche fajok auxin- és citokinin-szerű molekulákat termelhetnek, amelyek korábban a levél öregedéséhez kapcsolódtak.35,36 Korábbi kutatásaink nem találtak fitohormonokat a C. fusca felülúszójában,20 hanem a fitohormonszintek értékelését a cistanche sp. felülúszójában. ABC001 és HS2 szükséges.

Tanulmányunk megerősíti, hogy a cisztanche kultúra felülúszói olyan öregedésgátló komponenseket tartalmaznak, amelyek késleltethetik a levelek és virágok öregedését, és azt javasolja, hogy a felülúszókat kinyerhessük a meglévő nagyméretű ciszternás termesztési rendszerekből, és újra fel lehessen használni a mezőgazdaságban. Ez kettős előnnyel járna: csökkenti a ciszternagyártási hulladék környezeti és gazdasági költségeit, miközben a mezőgazdasági és kertészeti növények gyökérrendszerére alkalmazva hosszabb élettartamot biztosít. A növények robusztusságának javítása ciszternás felülúszók alkalmazásával potenciálisan csökkentheti a kémiai peszticidektől és a géntechnológiával módosított növényektől való függőséget, csökkentve a környezeti károkat a teljes ökoszisztéma szintjén.

Köszönetnyilvánítás

Ezt a kutatást a Tudományos és IKT- és Jövőtervezési Minisztérium (ABC{0}}) által finanszírozott Globális Határ Projekt Advanced Biomass K+F Center (ABC) támogatásával támogatták, amely a mezőgazdasági és technológiafejlesztési együttműködési kutatási program. Agenda Project No. PJ011707), Rural Development Administration és KRIBB Initiative Program, Dél-Korea.

Közzétételi nyilatkozat

A szerzőknek nincs kijelenthető összeférhetetlensége.

Finanszírozás Ezt a munkát a Tudományos és IKT és Jövőtervezési Minisztérium [ABC-2010-0029728] által finanszírozott Globális Határ Projekt Advanced Biomass K+F Center (ABC) támogatásával támogatták [ABC{0}}], a mezőgazdasági és technológiafejlesztési együttműködési kutatási program [ Agenda Project No. PJ011707] és a KRIBB Kezdeményezési Program, Dél-Korea. ORCID Chang-Ki Shim http://orcid.org/0000-0002-4905-1947

Hivatkozások

1. Lim PO, Kim HJ, Gil Nam H. Levél öregedése. Annu Rev Plant Biol. 2007;58(1):115–136. doi:10.1146/annurev. arplant.57.032905.105316.

2. Shahri W, Tahir I. Virágok öregedése: néhány molekuláris vonatkozás. Planta. 2014;239(2):277–297. doi:10.1007/s00425-013-1984-z.

3. Shibuya K, Ichimura K. A virágok öregedésének fiziológiája és molekuláris biológiája. A termények betakarítás utáni érési élettana. 1. kiadás Boca Raton: CRC Press; 2016. p. 109–125.

4. Woo HR, Masclaux-Daubresse C, Lim PO. Növények öregedése: honnan tudják a növények, mikor és hogyan kell meghalni.J Exp Bot. 2018;69(4):715–718. doi:10.1093/jxb/ery011.

5. Yadava P, Singh A, Kumar K, Singh I. Növények öregedése és mezőgazdaság. Öregedésjelzés és szabályozás növényekben. Akadémiai Kiadó; 2019. 283–302. doi:10.1016/B978-0-12- 813187-9.00018-4

6. Veen H, Van de Geijn S. Az ezüst mobilitása és ionos formája a vágott szegfű hosszú élettartamával összefüggésben. Planta. 1978;140(1):93–96. doi:10.1007/BF00389386.

7. Reid MS, Wu MJ. Etilén és virágöregedés. Növénynövekedési Szab. 1992;11(1):37–43. doi:10.1007/BF00024431.

8. Staby GL, Basel RM, Reid MS, Dodge LL. Kereskedelmi etilén elleni termékek hatékonysága friss vágott virágokhoz. Horttechnológia. 1993;3(2):199–202. doi:10.21273/HORTTECH.3.2.199.

9. Van Doorn W. A szirmok öregedésének és abszcissziójának kategóriái: újraértékelés. Ann Bot. 2001;87(4):447–456. doi:10.1006/ anbo.2000.1357.

10. Yuan R, Carbaugh DH. Az NAA, AVG és 1-MCP hatása az etilén bioszintézisére, a betakarítás előtti gyümölcshullásra, a gyümölcs érettségére és a „Golden supreme” és „Golden delicious” alma minőségére. HortScience. 2007;42(1):101–105. doi:10.21273/ HORTSCI.42.1.101.

11. Anthony MF, Coggins JCW. A 2, 4-D öt formájának hatékonysága a citrusfélék betakarítás előtti gyümölcshullásának szabályozásában. Sci Hortic. 1999;81(3):267–277. doi:10.1016/S0304-4238(99)00015-1.

12. Nayani S, Mayak S, Glick BR. Növényi növekedést elősegítő rizobaktériumok hatása a virágszirmok öregedésére. Indian J Exp Biol. 1998;36:836–839.

13. Ali S, Charles T, Glick B. A virágok öregedésének késleltetése 1-aminociklopropán-1-karboxilát-deaminázt expresszáló bakteriális endofiták által. J Appl Microbiol. 2012;113(5):1139–1144. doi:10.1111/ j.{10}}.2012.05409.x.

14. Carlson AS, Dole JM, Matthysse AG, Hoffmann WA, Kornegay JL. A baktériumfajok és az oldat pH-ja befolyásolja a vágott Zinnia elegans betakarítás utáni minőségét. Sci Hortic. 2015;194:71–78. doi:10.1016/j.scienta.2015.07.044.

15. Naing AH, Win NM, Han JS, Lim KB, Kim CK. A nanoezüst és az Enterobacter cloacae baktériumtörzs szerepe az 'Omea' vágott szegfű váza élettartamának növelésében. Front Plant Sci. 2017;8:1590. doi:10.3389/fpls.2017.01590.

16. Kuan KB, Othman R., Rahim KA, Shamsuddin ZH. Növénynövekedést serkentő rizobaktériumok beoltása a kukorica vegetatív növekedésének, nitrogén rögzítésének és nitrogén remobilizációjának fokozására