Published October 12, 2021 | Version v1
Publication Open

Nanoselenium transformation and inhibition of cadmium accumulation by regulating the lignin biosynthetic pathway and plant hormone signal transduction in pepper plants

Creators

  • 1. China Agricultural University
  • 2. Institute of Food Science and Technology
  • 3. Chinese Academy of Agricultural Sciences

Description

Selenium (Se) can promote the growth and resistance of agricultural crops as fertilizers, while the role of nano-selenium (nano-Se) against Cd remains unclear in pepper plants (Capsicum annuum L.). Biofortification with nano-Se observably restored Cd stress by decreasing the level of Cd in plant tissues and boosting the accumulation in biomass. The Se compounds transformed by nano-Se were primarily in the form of SeMet and MeSeCys in pepper tissues. Differential metabolites and the genes of plant signal transduction and lignin biosynthesis were measured by employing transcriptomics and determining target metabolites. The number of lignin-related genes (PAL, CAD, 4CL, and COMT) and contents of metabolites (sinapyl alcohol, phenylalanine, p-coumaryl alcohol, caffeyl alcohol, and coniferaldehyde) were remarkably enhanced by treatment with Cd1Se0.2, thus, maintaining the integrity of cell walls in the roots. It also enhanced signal transduction by plant hormones and responsive resistance by inducing the biosynthesis of genes (BZR1, LOX3, and NCDE1) and metabolites (brassinolide, abscisic acid, and jasmonic acid) in the roots and leaves. In general, this study can enable a better understanding of the protective mechanism of nano-Se in improving the capacity of plants to resist environmental stress.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

يمكن أن يعزز السيلينيوم (Se) نمو ومقاومة المحاصيل الزراعية كأسمدة، في حين أن دور النانو- سيلينيوم (nano - Se) ضد القرص المضغوط لا يزال غير واضح في نباتات الفلفل (الفلفل الحلو L.). استعاد التقوية الحيوية باستخدام النانو بشكل ملحوظ إجهاد القرص المضغوط عن طريق تقليل مستوى القرص المضغوط في الأنسجة النباتية وتعزيز التراكم في الكتلة الحيوية. كانت مركبات SE التي تم تحويلها بواسطة nano - Se في المقام الأول في شكل SeMet و MeSeCys في أنسجة الفلفل. تم قياس المستقلبات التفاضلية وجينات نقل إشارة النبات والتخليق الحيوي لليجنين من خلال استخدام علم النسخ وتحديد المستقلبات المستهدفة. تم تعزيز عدد الجينات المرتبطة باللجنين (PAL، CAD، 4cl، و COMT) ومحتويات المستقلبات (كحول سينابيل، فينيل ألانين، كحول p - commaril، كحول الكافيين، و coniferaldehyde) بشكل ملحوظ من خلال العلاج باستخدام Cd1Se0.2، وبالتالي الحفاظ على سلامة جدران الخلايا في الجذور. كما عزز نقل الإشارة بواسطة هرمونات النبات والمقاومة المستجيبة عن طريق حث التخليق الحيوي للجينات (BZR1 و LOX3 و NCDE1) والمستقلبات (البراسينوليد وحمض الأبسيسيك وحمض الياسمونيك) في الجذور والأوراق. بشكل عام، يمكن لهذه الدراسة أن تمكن من فهم أفضل لآلية حماية النانو سي في تحسين قدرة النباتات على مقاومة الإجهاد البيئي.

Translated Description (French)

Le sélénium (Se) peut favoriser la croissance et la résistance des cultures agricoles en tant qu'engrais, tandis que le rôle du nano-sélénium (nano-Se) contre le Cd reste incertain chez les poivriers (Capsicum annuum L.). La biofortification par nano-Se restaure de manière observable le stress lié au Cd en diminuant le niveau de Cd dans les tissus végétaux et en stimulant l'accumulation dans la biomasse. Les composés Se transformés par nano-Se étaient principalement sous forme de SeMet et MeSeCys dans les tissus de poivre. Les métabolites différentiels et les gènes de transduction du signal des plantes et de biosynthèse de la lignine ont été mesurés en utilisant la transcriptomique et en déterminant les métabolites cibles. Le nombre de gènes liés à la lignine (PAL, CAD, 4CL et COMT) et le contenu en métabolites (alcool sinapylique, phénylalanine, alcool p-coumarylique, alcool caféique et coniféraldéhyde) ont été remarquablement améliorés par le traitement avec Cd1Se0.2, maintenant ainsi l'intégrité des parois cellulaires dans les racines. Il a également amélioré la transduction du signal par les hormones végétales et la résistance réactive en induisant la biosynthèse des gènes (BZR1, LOX3 et NCDE1) et des métabolites (brassinolide, acide abscissique et acide jasmonique) dans les racines et les feuilles. En général, cette étude peut permettre de mieux comprendre le mécanisme de protection du nano-Se dans l'amélioration de la capacité des plantes à résister au stress environnemental.

Translated Description (Spanish)

El selenio (Se) puede promover el crecimiento y la resistencia de los cultivos agrícolas como fertilizantes, mientras que el papel del nano-selenio (nano-Se) contra el Cd sigue sin estar claro en las plantas de pimiento (Capsicum annuum L.). La biofortificación con nano-Se restauró de forma observable el estrés de Cd al disminuir el nivel de Cd en los tejidos vegetales y aumentar la acumulación en la biomasa. Los compuestos de Se transformados por nano-Se estaban principalmente en forma de SeMet y MeSeCys en tejidos de pimiento. Los metabolitos diferenciales y los genes de la transducción de señales de la planta y la biosíntesis de lignina se midieron empleando transcriptómica y determinando los metabolitos diana. El número de genes relacionados con la lignina (PAL, CAD, 4CL y COMT) y el contenido de metabolitos (alcohol sinapílico, fenilalanina, alcohol p-cumarílico, alcohol cafeílico y coniferaldehído) aumentaron notablemente mediante el tratamiento con Cd1Se0.2, manteniendo así la integridad de las paredes celulares en las raíces. También mejoró la transducción de señales por las hormonas vegetales y la resistencia de respuesta al inducir la biosíntesis de genes (BZR1, LOX3 y NCDE1) y metabolitos (brassinolida, ácido abscísico y ácido jasmónico) en las raíces y las hojas. En general, este estudio puede permitir una mejor comprensión del mecanismo de protección de nano-Se en la mejora de la capacidad de las plantas para resistir el estrés ambiental.

Files

s12951-021-01061-6.pdf

Files (3.4 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:e71568e0b662c1eef45a432db5660b3c
3.4 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
تحول النانو سيلينيوم وتثبيط تراكم الكادميوم من خلال تنظيم مسار اللجنين الحيوي وتوصيل إشارة هرمون النبات في نباتات الفلفل
Translated title (French)
Transformation du nanosélénium et inhibition de l'accumulation de cadmium en régulant la voie de biosynthèse de la lignine et la transduction du signal hormonal des plantes dans les poivrons
Translated title (Spanish)
Transformación de nanoselenio e inhibición de la acumulación de cadmio mediante la regulación de la vía biosintética de la lignina y la transducción de señales de hormonas vegetales en plantas de pimiento

Identifiers

Other
https://openalex.org/W3194651972
DOI
10.1186/s12951-021-01061-6

Is supplement to
https://openalex.org/W4360599582 (Other)
https://openalex.org/W4224792593 (Other)
https://openalex.org/W3180302790 (Other)
https://openalex.org/W3179013217 (Other)
https://openalex.org/W3167787128 (Other)
https://openalex.org/W2765657939 (Other)
https://openalex.org/W2284994783 (Other)
https://openalex.org/W2162409478 (Other)
https://openalex.org/W2121419122 (Other)
https://openalex.org/W2115818874 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
China

References

  • https://openalex.org/W1981939633
  • https://openalex.org/W1989983947
  • https://openalex.org/W2008832973
  • https://openalex.org/W2048675587
  • https://openalex.org/W2050018481
  • https://openalex.org/W2074572117
  • https://openalex.org/W2205273400
  • https://openalex.org/W2302026807
  • https://openalex.org/W2345752519
  • https://openalex.org/W2570657781
  • https://openalex.org/W2592818525
  • https://openalex.org/W2603788761
  • https://openalex.org/W2604436216
  • https://openalex.org/W2844610246
  • https://openalex.org/W2888406642
  • https://openalex.org/W2896418907
  • https://openalex.org/W2902717534
  • https://openalex.org/W2904215747
  • https://openalex.org/W2905630135
  • https://openalex.org/W2909446941
  • https://openalex.org/W2914962599
  • https://openalex.org/W2942587370
  • https://openalex.org/W2943968373
  • https://openalex.org/W2946421690
  • https://openalex.org/W2950468026
  • https://openalex.org/W2967898912
  • https://openalex.org/W2970424360
  • https://openalex.org/W2977117823
  • https://openalex.org/W2980043040
  • https://openalex.org/W2981527270
  • https://openalex.org/W2998846145
  • https://openalex.org/W3010813978
  • https://openalex.org/W3030889878
  • https://openalex.org/W3037750989
  • https://openalex.org/W3064789162
  • https://openalex.org/W3084389578
  • https://openalex.org/W3097438541
  • https://openalex.org/W3111397348
  • https://openalex.org/W3114961079
  • https://openalex.org/W3118370487
  • https://openalex.org/W3119944806
  • https://openalex.org/W891599851