Mecanismo molecular de la tolerancia del arroz mediada por la pirroloquinolina quinona al herbicida imidazolinona imazamox
Autores: Li, Sifu; Hu, Shiyuan; Luo, Kai; Tang, Tao; Ma, Guolan; Liu, Ducai; Peng, Yajun; Liu, Yang; Zhang, Yuzhu; Bai, Lianyang
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Mecanismo molecular de la tolerancia del arroz mediada por la pirroloquinolina quinona al herbicida imidazolinona imazamox
Categoría
Ciencias Agrícolas y Biológicas
Subcategoría
Agronomía y Ciencia de los Cultivos
Palabras clave
Tecnología
Arroz
Imazamox
PQQ
Tolerancia
Enzima
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 31
Citaciones: Sin citaciones
La tecnología Clearfield es una herramienta útil para controlar el arroz malas hierbas debido a la efectividad del imazamox y al cultivo de variedades de arroz resistentes a las imidazolinas. Sin embargo, el imazamox residual en el suelo probablemente causa fitotoxicidad en los cultivos de arroz no resistentes posteriores. Anteriormente encontramos que la piroloquinolina quinona (PQQ), un elicitor bioactivo, puede mejorar la tolerancia del arroz al imazamox. En este estudio, exploramos el mecanismo molecular de la tolerancia del arroz mediada por PQQ al imazamox mediante análisis de ARN-seq, ensayo de PCR cuantitativa en tiempo real (RT-qPCR) y ensayo de actividad enzimática. Los resultados indicaron que en comparación con el imazamox a 66,7 mg i.a./L (IMA) solo, las plantas de arroz tratadas con imazamox a 66,7 mg i.a./L y PQQ a 0,66 mg i.a./L (IMA + PQQ) mostraron una sensibilidad significativamente reducida al imazamox. Siete días después del tratamiento, las plantas de arroz tratadas con IMA + PQQ mostraron clorosis parcial y enrollamiento de las hojas, pero las plantas de arroz tratadas con IMA presentaban marchitamiento severo y murieron. La tasa de inhibición del peso fresco fue del 29,3% en el grupo IMA + PQQ, significativamente menor que la del 56,6% en el grupo IMA solo. El análisis de ARN-seq mostró que los genes diferencialmente expresados estaban principalmente involucrados en la biosíntesis de fenilpropanoides, la biosíntesis de diterpenoides y las vías de señalización MAPK en respuesta al tratamiento con IMA + PQQ. Tanto el análisis de ARN-seq como el ensayo de RT-qPCR mostraron que la expresión del gen en la familia de genes de la catalasa (CAT) se incrementó a las 12 h, la expresión del gen se incrementó a las 12, 24 y 48 h, mientras que las expresiones de , , y genes se incrementaron a las 24 y 48 h. Los ensayos de actividad enzimática revelaron que la actividad de la superóxido dismutasa en el grupo IMA + PQQ se incrementó en un 47,45~120,31% durante 12~72 h, en comparación con la del grupo IMA. La actividad de CAT en el grupo IMA + PQQ se incrementó en un 123,72 y 59,04% a las 12 y 48 h, respectivamente. Además, los niveles de malondialdehído indicativos de daño oxidativo fueron consistentemente más bajos en las plantas tratadas con IMA + PQQ, con una reducción del 46,29, 11,37 y 14,50% a las 12, 36 y 72 h, respectivamente. En general, estos hallazgos descubren que PQQ tiene potencial para reducir la fitotoxicidad del imazamox en el arroz al mejorar las actividades enzimáticas antioxidantes y regular las respuestas al estrés oxidativo. Proporcionarán estrategias valiosas para mejorar la tolerancia al imazamox en los cultivos.
Descripción
La tecnología Clearfield es una herramienta útil para controlar el arroz malas hierbas debido a la efectividad del imazamox y al cultivo de variedades de arroz resistentes a las imidazolinas. Sin embargo, el imazamox residual en el suelo probablemente causa fitotoxicidad en los cultivos de arroz no resistentes posteriores. Anteriormente encontramos que la piroloquinolina quinona (PQQ), un elicitor bioactivo, puede mejorar la tolerancia del arroz al imazamox. En este estudio, exploramos el mecanismo molecular de la tolerancia del arroz mediada por PQQ al imazamox mediante análisis de ARN-seq, ensayo de PCR cuantitativa en tiempo real (RT-qPCR) y ensayo de actividad enzimática. Los resultados indicaron que en comparación con el imazamox a 66,7 mg i.a./L (IMA) solo, las plantas de arroz tratadas con imazamox a 66,7 mg i.a./L y PQQ a 0,66 mg i.a./L (IMA + PQQ) mostraron una sensibilidad significativamente reducida al imazamox. Siete días después del tratamiento, las plantas de arroz tratadas con IMA + PQQ mostraron clorosis parcial y enrollamiento de las hojas, pero las plantas de arroz tratadas con IMA presentaban marchitamiento severo y murieron. La tasa de inhibición del peso fresco fue del 29,3% en el grupo IMA + PQQ, significativamente menor que la del 56,6% en el grupo IMA solo. El análisis de ARN-seq mostró que los genes diferencialmente expresados estaban principalmente involucrados en la biosíntesis de fenilpropanoides, la biosíntesis de diterpenoides y las vías de señalización MAPK en respuesta al tratamiento con IMA + PQQ. Tanto el análisis de ARN-seq como el ensayo de RT-qPCR mostraron que la expresión del gen en la familia de genes de la catalasa (CAT) se incrementó a las 12 h, la expresión del gen se incrementó a las 12, 24 y 48 h, mientras que las expresiones de , , y genes se incrementaron a las 24 y 48 h. Los ensayos de actividad enzimática revelaron que la actividad de la superóxido dismutasa en el grupo IMA + PQQ se incrementó en un 47,45~120,31% durante 12~72 h, en comparación con la del grupo IMA. La actividad de CAT en el grupo IMA + PQQ se incrementó en un 123,72 y 59,04% a las 12 y 48 h, respectivamente. Además, los niveles de malondialdehído indicativos de daño oxidativo fueron consistentemente más bajos en las plantas tratadas con IMA + PQQ, con una reducción del 46,29, 11,37 y 14,50% a las 12, 36 y 72 h, respectivamente. En general, estos hallazgos descubren que PQQ tiene potencial para reducir la fitotoxicidad del imazamox en el arroz al mejorar las actividades enzimáticas antioxidantes y regular las respuestas al estrés oxidativo. Proporcionarán estrategias valiosas para mejorar la tolerancia al imazamox en los cultivos.