Uniconazoleest un triazolerégulateur de croissance des plantesL'uniconazole est largement utilisé pour réguler la hauteur des plantes et prévenir la croissance excessive des plantules. Cependant, le mécanisme moléculaire par lequel il inhibe l'élongation de l'hypocotyle des plantules reste encore mal compris, et seules quelques études combinent données transcriptomiques et métabolomiques pour l'explorer. Dans cette étude, nous avons observé que l'uniconazole inhibe significativement l'élongation de l'hypocotyle chez les plantules de chou chinois. De manière intéressante, l'analyse combinée du transcriptome et du métabolome a révélé que l'uniconazole affecte significativement la voie de biosynthèse des phénylpropanoïdes. Dans cette voie, seul le gène BrPAL4, appartenant à la famille des gènes régulateurs enzymatiques et impliqué dans la biosynthèse de la lignine, est significativement sous-exprimé. De plus, des tests d'interaction protéine-protéine chez la levure (double hybride et simple hybride) ont démontré que BrbZIP39 peut se lier directement à la région promotrice de BrPAL4 et activer sa transcription. Le système d'extinction génique induite par un virus a confirmé que BrbZIP39 pouvait réguler positivement l'élongation de l'hypocotyle du chou chinois et la synthèse de la lignine hypocotylaire. Les résultats de cette étude apportent un nouvel éclairage sur le mécanisme de régulation moléculaire du cloconazole dans l'inhibition de l'élongation de l'hypocotyle du chou chinois. Il a été démontré pour la première fois que le cloconazole réduit la teneur en lignine en inhibant la synthèse des phénylpropanoïdes via le module BrbZIP39-BrPAL4, induisant ainsi un nanisme hypocotylaire chez les jeunes plants de chou chinois.
Le chou chinois (Brassica campestris L. ssp. chinensis var. utilis Tsen et Lee) appartient au genre Brassica et est un légume crucifère annuel bien connu et largement cultivé en Chine (Wang et al., 2022 ; Yue et al., 2022). Ces dernières années, la production de chou chinois a connu une expansion continue, et les méthodes de culture ont évolué du semis direct traditionnel vers la culture intensive de plants suivie d'une transplantation. Cependant, lors de cette dernière technique, une croissance excessive de l'hypocotyle tend à produire des plants étiolés, ce qui nuit à leur qualité. Par conséquent, la maîtrise de cette croissance excessive constitue un enjeu majeur pour la culture intensive de plants de chou chinois suivie d'une transplantation. À l'heure actuelle, peu d'études intègrent les données transcriptomiques et métabolomiques pour explorer le mécanisme d'élongation de l'hypocotyle. Le mécanisme moléculaire par lequel le chlorantazole régule l'expansion de l'hypocotyle chez le chou chinois reste encore inconnu. Notre objectif était d'identifier les gènes et les voies moléculaires impliqués dans le nanisme de l'hypocotyle induit par l'uniconazole chez le chou chinois. Grâce à des analyses transcriptomiques et métabolomiques, ainsi qu'à des analyses d'interaction protéine-protéine chez la levure, des tests de double luciférase et des tests d'extinction génique induite par un virus (VIGS), nous avons constaté que l'uniconazole induit le nanisme de l'hypocotyle chez le chou chinois en inhibant la biosynthèse de la lignine dans les jeunes plants. Nos résultats apportent un nouvel éclairage sur le mécanisme de régulation moléculaire par lequel l'uniconazole inhibe l'élongation de l'hypocotyle chez le chou chinois, via l'inhibition de la biosynthèse des phénylpropanoïdes par le module BrbZIP39–BrPAL4. Ces résultats pourraient avoir des implications pratiques importantes pour l'amélioration de la qualité des plants commerciaux et contribuer à garantir le rendement et la qualité des légumes.
L'ORF complet de BrbZIP39 a été inséré dans pGreenll 62-SK pour générer l'effecteur, et le fragment promoteur de BrPAL4 a été fusionné au gène rapporteur de la luciférase (LUC) de pGreenll 0800 pour générer le gène rapporteur. Les vecteurs de l'effecteur et du gène rapporteur ont été co-transformés dans des feuilles de tabac (Nicotiana benthamiana).
Afin de clarifier les relations entre les métabolites et les gènes, nous avons réalisé une analyse conjointe du métabolome et du transcriptome. L'analyse d'enrichissement des voies KEGG a montré que les gènes différentiellement exprimés (DEGs) et les métabolites associés aux gènes (DAMs) étaient co-enrichis dans 33 voies KEGG (Figure 5A). Parmi celles-ci, la voie de « biosynthèse des phénylpropanoïdes » était la plus significativement enrichie ; les voies de « fixation photosynthétique du carbone », de « biosynthèse des flavonoïdes », d'« interconversion pentose-acide glucuronique », de « métabolisme du tryptophane » et de « métabolisme de l'amidon et du saccharose » étaient également significativement enrichies. La carte de regroupement thermique (Figure 5B) a montré que les DAMs associés aux DEGs étaient répartis en plusieurs catégories, les flavonoïdes constituant la catégorie la plus importante, ce qui indique que la voie de « biosynthèse des phénylpropanoïdes » joue un rôle crucial dans le nanisme de l'hypocotyle.
Les auteurs déclarent que la recherche a été menée en l'absence de toute relation commerciale ou financière pouvant être interprétée comme un conflit d'intérêts potentiel.
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Date de publication : 24 mars 2025