Rice straw-derived smoke water promotes rice root growth under phosphorus deficiency by modulating oxidative stress and photosynthetic gene expression

氧化应激 光合作用 缺磷 氧化磷酸化 基因表达 生物 烟雾 稻草 基因 植物 农学 化学 生物化学 有机化学
作者
Sompop Pinit,Lalichat Ariyakulkiat,Juthamas Chaiwanon
出处
期刊:Scientific Reports [Nature Portfolio]
卷期号:13 (1) 被引量:3
标识
DOI:10.1038/s41598-023-41987-5
摘要

Plant-derived smoke has been shown to promote plant growth and seed germination, but its roles and mechanisms in response to nutrient deficiency stress remain unclear. Plants respond to phosphorus (P) deficiency by undergoing morphological, physiological, and transcriptional changes in order to improve nutrient uptake efficiency. Here, we showed that rice straw-derived smoke water could promote root growth in rice (Oryza sativa cv. Nipponbare) grown under P-sufficient and P-deficient conditions. Transcriptome analysis of the root tissues identified 1309 genes up-regulated and 1311 genes down-regulated by smoke water under P-deficient conditions. The GO terms 'glutathione transferase activity' and 'photosynthesis-light reaction' were found to be significantly enriched among the genes that were up- and down-regulated by smoke water, respectively. Biochemical analysis showed that smoke water reduced P-deficient-induced accumulation of H2O2 and malondialdehyde (MDA), a lipid peroxidation marker, reduced sucrose contents, but increased Fe accumulation. Furthermore, smoke water suppressed the expression of strigolactone biosynthesis genes, which were strongly induced by P deficiency as an adaptive strategy to improve root P uptake. These results revealed a potential mechanism by which smoke water promotes root growth and interacts with P deficiency-induced transcriptional regulation to mitigate P deficiency stress in rice.

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