{"id":5621,"date":"2024-08-04T20:13:49","date_gmt":"2024-08-04T20:13:49","guid":{"rendered":"https:\/\/longchangextracts.com\/?p=5621"},"modified":"2024-08-04T20:13:49","modified_gmt":"2024-08-04T20:13:49","slug":"dioscorea-zingiberensis","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/longchangextracts.com\/de\/dioscorea-zingiberensis\/","title":{"rendered":"Analyse des physiologischen Stoffwechsels und der Genexpression von Dioscorea nipponica als Reaktion auf geringen Phosphorstress"},"content":{"rendered":"

Analyse des physiologischen Stoffwechsels und der Genexpression von Dioscorea nipponica als Reaktion auf geringen Phosphorstress
\nAls eines der wesentlichen Elemente f\u00fcr das Wachstum und die Entwicklung von Pflanzen ist Phosphor an der Photosynthese, der Energieumwandlung, der Signaltransduktion und der Regulierung der Enzymaktivit\u00e4t beteiligt, was die Anpassungsf\u00e4higkeit der Pflanzen an die Umwelt verbessern kann. Die Hauptphosphorquelle f\u00fcr Pflanzen ist der Boden, aber aufgrund des schlechten Phosphortransfers im Boden wird er leicht gebunden, was zu einer geringen Bioverf\u00fcgbarkeit f\u00fchrt. Die Ausbringung von Phosphord\u00fcnger kann zwar den Mangel an verf\u00fcgbarem Phosphor beheben, doch neigt er dazu, sich mit Eisen-, Aluminium- und Kalziumionen oder Bodenpartikeln im Boden zu verbinden, was seine Aufnahme durch die Pflanzen erschwert. Dar\u00fcber hinaus versch\u00e4rft die \u00fcberm\u00e4\u00dfige Ausbringung von Phosphatd\u00fcnger nicht nur die Ersch\u00f6pfung der Phosphaterzvorkommen, sondern verursacht auch Umweltverschmutzungsprobleme wie die Eutrophierung der umliegenden Gew\u00e4sser. Daher ist es dringend erforderlich, die Reaktionsmechanismen von Pflanzen bei geringem Phosphorstress zu untersuchen und phosphortolerante Sorten zu screenen und anzubauen. Bei niedrigem Phosphorstress reagieren Pflanzen auf phosphorarme Signale, indem sie ph\u00e4notypische Merkmale und den physiologischen Stoffwechsel regulieren, um die Form des Phosphors zu ver\u00e4ndern und die Phosphoraufnahme der Pflanze zu erh\u00f6hen. Das pflanzliche Wurzelsystem erh\u00f6ht die Aktivit\u00e4t der sauren Phosphatase (ACP) in der Rhizosph\u00e4re des Bodens, indem es ACP ausscheidet und so die Aktivierung und Verwertung von unl\u00f6slichem organischem Phosphor im Boden erreicht. ACP ist ein hydrolytisches Enzym, das Monophosphatbindungen hydrolysieren kann, um anorganischen Phosphor freizusetzen. Im Allgemeinen wird die Zunahme der ACP-Aktivit\u00e4t als einer der wichtigsten Mechanismen angesehen, mit denen Pflanzen auf einen geringen Phosphorstress reagieren. Auch die Entwicklung von Pflanzenwurzeln und Antioxidationssystemen ver\u00e4ndert sich als Reaktion auf Phosphorstress.<\/p>\n

W\u00e4hrend des langen Wachstums- und Entwicklungsprozesses entwickeln Pflanzen ihre eigenen Mechanismen, um sich gegen einen niedrigen Phosphorgehalt zu wappnen. Bei niedrigem Phosphorstress regulieren die Pflanzen ihre physiologischen und biochemischen Prozesse, indem sie eine Reihe von Genexpressionsniveaus ver\u00e4ndern, um sich schnell an eine phosphorarme Umgebung anzupassen und ihre \u00dcberlebenszeit zu verl\u00e4ngern. Die Transkriptom-Sequenzierungstechnologie (RNA Seq) kann die Gentranskription, die Lokalisierung und die Annotation von Geweben unter bestimmten Bedingungen untersuchen und ist ein wirksames Mittel zur Untersuchung der molekularen Mechanismen der physiologischen Prozesse von Pflanzen. Gegenw\u00e4rtig wird RNA Seq in gro\u00dfem Umfang f\u00fcr die Erforschung der molekularen Mechanismen der Reaktion von Pflanzen auf externen Stress eingesetzt, was den Fortschritt in der Erforschung der molekularen Mechanismen der Stressresistenz von Pflanzen erheblich f\u00f6rdert. Daher ist die Verwendung von RNA Seq zur Untersuchung der molekularen Mechanismen der Toleranz von Pflanzen gegen\u00fcber niedrigem Phosphorstress von gro\u00dfer Bedeutung f\u00fcr die Suche nach Stoffwechselwegen, die auf niedrigen Phosphorstress in Pflanzen reagieren, und f\u00fcr das Screening potenzieller Schl\u00fcsselgene, die auf niedrigen Phosphorstress reagieren.<\/p>\n

Dioscorea zingiberensis C.H. Wright ist eine Pflanzenart aus der Familie der Dioscoreaceae, die gemeinhin als Ingwer oder Feuerwurzel bekannt ist. Dioscorea opposita ist eine einzigartige Sorte in China und die Pflanze mit dem weltweit h\u00f6chsten Gehalt an Diosgenin. Dioscorea nipponica ist eine wichtige Heilpflanze zur Gewinnung von Diosgenin und auch ein wichtiger Rohstoff f\u00fcr die Synthese von Steroidhormonen. Dar\u00fcber hinaus ist Dioscorea opposita auch ein klinisches Medikament zur Behandlung von Herz-Kreislauf- und zerebrovaskul\u00e4ren Erkrankungen, was die Entwicklung der mit Dioscorea opposita verbundenen Industriezweige stark f\u00f6rdert. Fr\u00fchere Studien haben ergeben, dass ein langfristiger Anbau von Dioscorea nipponica den verf\u00fcgbaren Phosphorgehalt im Boden verringern kann, was zu geringem Phosphorstress f\u00fchrt und das Wachstum und die Entwicklung der Dioscorea nipponica-Pflanzen behindert und die Synthese ihrer steroidalen Saponine beeintr\u00e4chtigt. Bisher gibt es keine Berichte \u00fcber die Auswirkungen von niedrigem Phosphorstress auf das Wachstum und den Steroidsaponin-Stoffwechsel von Dioscorea nipponica. Daher wurde in dieser Studie Dioscorea nipponica aus Nanyang in der Provinz Henan als Forschungsobjekt ausgew\u00e4hlt und die physiologischen Ver\u00e4nderungen und metabolischen Eigenschaften der steroidalen Saponin-Komponenten in Dioscorea nipponica unter niedrigem Phosphorstress anhand des anorganischen Phosphor-Gehalts bewertet, Wurzelentwicklung, Aktivit\u00e4t der sauren Phosphatase der Rhizosph\u00e4renmatrix (S-ACP), Aktivit\u00e4t der Pflanzenperoxidase (POD) und Superoxiddismutase (SOD) sowie der Gehalt an steroidalen Saponinkomponenten in verschiedenen Teilen. Die Transkriptom-Sequenzierungstechnologie wurde eingesetzt, um die wichtigsten physiologischen Ver\u00e4nderungen und metabolischen Eigenschaften der steroidalen Saponin-Komponenten in Dioscorea nipponica unter niedrigem Phosphorstress zu untersuchen. Analyse der Genexpressionsmerkmale verschiedener Gewebeteile von Dioscorea opposita w\u00e4hrend des Zeitraums, was eine Grundlage f\u00fcr die weitere Erforschung des molekularen Mechanismus der Reaktion von Dioscorea opposita auf geringen Phosphorstress darstellt.<\/p>\n

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\nDas Wachstum von Pflanzen ist das Ergebnis des Zusammenwirkens von Genen und Umwelt. Bei niedrigem Phosphorstress erhalten die Pflanzen \u00fcber Signalrezeptoren in ihrem K\u00f6rper Signale \u00fcber den Phosphormangel im Boden. \u00dcber eine komplexe Signaltransduktion initiieren sie die Expression von Genen in ihrem K\u00f6rper, die mit dem Phosphormangel in Zusammenhang stehen, regulieren physiologische und biochemische Prozesse in den Pflanzen und zeigen schlie\u00dflich eine Reihe von morphologischen und physiologischen biochemischen Merkmalen als Reaktion auf den Phosphormangel. In diesem Versuch wurden die Reaktionsmerkmale verschiedener Teile von Dioscorea opposita unter niedrigem Phosphorstress und unterschiedlichen Phosphorkonzentrationen anhand mehrerer Indikatoren wie den Entwicklungsmerkmalen des unterirdischen Teils, den SOD- und POD-Aktivit\u00e4ten in verschiedenen Teilen, der S-ACP-Aktivit\u00e4t in der Rhizosph\u00e4renmatrix sowie dem Phosphorgehalt und der Morphologie in der Rhizosph\u00e4renmatrix analysiert. Die Studie zeigte, dass der Gehalt an leicht verwertbarem Phosphor wie Al-P, Fe-P und verf\u00fcgbarem Phosphor in der normalen Gruppe h\u00f6her war als in der Gruppe mit schwerem Stress, insbesondere der Al-P-Gehalt nahm in der normalen Gruppe, der Gruppe mit m\u00e4\u00dfigem Stress und der Gruppe mit schwerem Stress nacheinander ab. Dar\u00fcber hinaus war die POD-Aktivit\u00e4t jeder Stressgruppe in den f\u00fcnf Gewebeteilen von Dioscorea opposita im Allgemeinen h\u00f6her als die der normalen Gruppe, und die Aktivit\u00e4t der sauren Phosphatase in der Rhizosph\u00e4renmatrix der schweren Stressgruppe war in allen drei Stadien deutlich h\u00f6her als die der normalen Gruppe. Dies steht im Einklang mit der Phosphor-Hunger-Reaktion, die Pflanzen bei Phosphormangel im Boden erfahren. Dar\u00fcber hinaus zeigen die Forschungsergebnisse, dass die Reaktion von Dioscorea opposita auf geringen Phosphorstress in der fr\u00fchen Wachstums- und Entwicklungsphase deutlicher ist. In der sp\u00e4teren Phase, in der sich Dioscorea opposita an die phosphorarme Stressumgebung anpasst, schw\u00e4cht sich die Reaktion allm\u00e4hlich ab, und die Reaktionsmerkmale sind tendenziell einheitlich. Dies deutet in gewisser Weise darauf hin, dass die Reaktion und Regulierung von Dioscorea opposita auf geringen Phosphorstress ein komplexer dynamischer Prozess ist.<\/p>\n

Die Regulierung des Stoffwechsels ist ein wichtiger Mechanismus f\u00fcr Pflanzen, um sich an einen geringen Phosphorstress anzupassen, und steroidale Saponine sind die wichtigsten Sekund\u00e4rmetaboliten und Wirkstoffe von Dioscorea opposita. Die Ergebnisse dieser Studie deuten darauf hin, dass niedriger Phosphorstress die Synthese von Steroidsaponinen in Dioscorea opposita beeinflusst. \u00c4hnlich wie bei den physiologischen Merkmalen manifestieren sich die Unterschiede bei den Steroidsaponinen in den verschiedenen Teilen der Pflanze bei unterschiedlichen Behandlungen haupts\u00e4chlich in den fr\u00fchen Stressphasen. Um die Reaktionsmerkmale von Dioscorea opposita auf geringen Phosphorstress auf genetischer Ebene weiter zu erforschen, wurden in dieser Studie die Genexpressionsmerkmale verschiedener Behandlungen von Dioscorea opposita-Rhizomen, Bl\u00e4ttern und oberirdischen St\u00e4ngeln in den fr\u00fchen Stressstadien analysiert. Es wurde festgestellt, dass potenziell unterschiedlich exprimierte Gene als Reaktion auf geringen Phosphorstress haupts\u00e4chlich an der Biosynthese von organischen S\u00e4uren, Inositol, Terpenoid-Skeletten und mehreren Stoffwechselwegen wie Phosphat beteiligt sind. Dies steht im Einklang mit der verst\u00e4rkten Aktivit\u00e4t von S-ACP in der Rhizosph\u00e4renmatrix, der Beteiligung von Inositol an der pflanzlichen Signaltransduktion und Stressregulierung, der wichtigen Rolle von Terpenoiden bei der pflanzlichen Stressresistenz und der wichtigen Rolle von Genen, die f\u00fcr Phosphattransporter (PHT) kodieren, bei der Regulierung des Pflanzenwachstums und der Entwicklung, der Wurzelmorphogenese und des Phosphorhaushalts.
\nLiteraturrecherchen zufolge wird das Diosgenin in Dioscorea opposita haupts\u00e4chlich in den Bl\u00e4ttern synthetisiert, und nach der Glykosylierung werden mehr wasserl\u00f6sliche Saponine gebildet und zur Lagerung in die Rhizome verlagert, was darauf hindeutet, dass die Bl\u00e4tter der Hauptort f\u00fcr die Synthese der Saponinbestandteile sein k\u00f6nnten, w\u00e4hrend die Rhizome der Ort der Lagerung sind. In dieser Studie zeigten die 20 wichtigsten Stoffwechselwege mit der signifikantesten Anreicherung unterschiedlich exprimierter Gene in jeder Behandlungsgruppe nach niedrigem Phosphorstress, dass zu den Stoffwechselwegen mit der signifikantesten Anreicherung in den Bl\u00e4ttern der Pentosephosphat-Stoffwechselweg, Sesquiterpene und Triterpene sowie die Inosit-Biosynthese geh\u00f6rten, w\u00e4hrend die Stoffwechselwege mit der signifikantesten Anreicherung in den Rhizomen der St\u00e4rke- und Saccharose-Stoffwechsel, die Indolalkaloid-Biosynthese usw. waren. Die Studie ergab, dass die Gene, die an der Synthese von Steroidsaponinen beteiligt sind, mit dem Mevalons\u00e4ure (MVA)-Stoffwechselweg, dem 2-Methyl-D-Erythritol-4-Phosphat (MEP)-Stoffwechselweg und dem Cholesterin-Biosyntheseweg, der an der Synthese von Terpenoiden beteiligt ist, in Verbindung stehen. Dies best\u00e4tigt, dass die Bl\u00e4tter der Hauptstandort f\u00fcr die Synthese von Saponinen in Dioscorea nipponica sein k\u00f6nnten. Daher kann mit Hilfe der quantitativen Echtzeit-Fluoreszenz-qRT-PCR-Technologie \u00fcberpr\u00fcft werden, wie Gene, die mit der Saponinsynthese in den Bl\u00e4ttern zusammenh\u00e4ngen, auf geringen Phosphorstress reagieren. Die Expressionsmuster der unterschiedlich exprimierten Gene, die an der Biosynthese von Terpenoidskeletten, organischen S\u00e4uren und Inositol in Dioscorea nipponica-Bl\u00e4ttern unter niedrigem Phosphorstress beteiligt sind, k\u00f6nnen weiter identifiziert, charakterisiert und funktionell analysiert werden, um ihren Zusammenhang mit dem Phosphormangel der Pflanze zu untersuchen. Die Korrelation zwischen der Reaktion und der Synthese steroidaler Saponine soll eine Grundlage f\u00fcr die Untersuchung des Regulationsmechanismus der Toleranz gegen\u00fcber niedrigem Phosphorgehalt in Dioscorea nipponica bilden.<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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