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Mecanismos moleculares que regulan el metabolismo de fenilpropanoides en ramio forrajero rociado exógenamente con etileno basado en análisis transcriptómicos y metabolómicos

Autores: Jie, Hongdong; He, Pengliang; Zhao, Long; Ma, Yushen; Jie, Yucheng

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2023

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Acceso abierto

Artículo científico
2023

Mecanismos moleculares que regulan el metabolismo de fenilpropanoides en ramio forrajero rociado exógenamente con etileno basado en análisis transcriptómicos y metabolómicos


Categoría

Ciencias Agrícolas y Biológicas

Subcategoría

Botánica

Palabras clave

Ramio
Etileno
Metabolitos secundarios
Crecimiento
Biosíntesis de lignina
Flavonoides

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 11

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
El ramio (L. Gaud.), un alimento animal nutritivo, es rico en proteínas y produce una variedad de metabolitos secundarios que aumentan su palatabilidad y composición funcional. El etileno (ETH) es una hormona vegetal importante que regula el crecimiento y desarrollo de varios cultivos. En este estudio, investigamos el impacto de las pulverizaciones de ETH en el crecimiento y metabolismo del ramio forrajero. Exploramos el mecanismo de regulación del ETH sobre el crecimiento y los metabolitos secundarios del ramio forrajero utilizando análisis transcriptómicos y metabolómicos. La pulverización de ramio con ETH elevó los contenidos de flavonoides y ácido clorogénico y disminuyó el contenido de lignina en las hojas y tallos. Se identificaron un total de 1076 genes expresados diferencialmente (DEGs) y 51 metabolitos expresados diferencialmente (DEMs) en las hojas, y 344 DEGs y 55 DEMs se identificaron en los tallos. Los DEGs que afectan el metabolismo de los fenilpropanoides, incluyendo varios compuestos, se regulaban al alza en las hojas. Las pulverizaciones de etileno downregularon la tirosina y el ácido clorogénico (ácido 3--cafeoilquínico) en las hojas, pero los genes de biosíntesis de lignina, incluyendo varios, se regularon al alza y a la baja. Estos cambios en la expresión pueden, en última instancia, reducir la biosíntesis de lignina. Además, la regulación al alza de la cafeoil CoA--metiltransferasa (CCoAOMT) puede haber aumentado la abundancia de sus flavonoides. El etileno downreguló significativamente los metabolitos, afectando el metabolismo de los fenilpropanoides en los tallos. Los metabolitos diferenciales 4CL y HCT fueron downregulados, a saber, la fenilalanina y la tirosina. Adicionalmente, el ETH reguló al alza el ácido 2-hidroxicinámico y los derivados hidroxicinnámicos (ácido cafeico y ácido -cumarico). El ácido cinámico es un intermediario crucial en la vía del ácido shikímico, que sirve como precursor para la biosíntesis de flavonoides y lignina. La disminución de la expresión génica y la alteración de metabolitos por el ETH redujeron los niveles de lignina en el tallo. Además, la downregulación puede explicar la inhibición de la biosíntesis de lignina para promover la biosíntesis de flavonoides. En conclusión, la aplicación externa de ETH puede reducir efectivamente los contenidos de lignina y aumentar los metabolitos secundarios del ramio sin afectar su crecimiento y desarrollo. Estos resultados proporcionan genes candidatos para mejorar el ramio y ofrecen orientación teórica y práctica para cultivar ramio como forraje.

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