1. Assessment of germination, phytochemicals, and transcriptional responses to ethephon priming in soybean [Glycine max (L.) Merrill]
- Author
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Manoharlal, Raman and Saiprasad, G.V.S.
- Subjects
ITC Ltd. ,Tobacco industry ,Genetic research -- Genetic aspects ,Dextrose -- Genetic aspects ,Biosynthesis -- Genetic aspects ,Antioxidants ,Acetic acid ,Germination -- Genetic aspects ,Phosphates ,Abscisic acid ,Metabolites -- Genetic aspects ,Amino acids -- Genetic aspects ,Beta carotene -- Genetic aspects ,Glucose -- Genetic aspects ,Isoflavones -- Genetic aspects ,Genetic transcription -- Genetic aspects ,Biological sciences - Abstract
The present work aims to dissect the underlying signaling pathways associated with soybean [Glycine max (L.) Merrill] seed hormo-priming with ethephon (Eth). Our results demonstrated that soybean germination improved significantly upon Eth priming (Ethp). Phytohormone quantification shows relative enhanced endogenous gibberellin [A.sub.4] (G[A.sub.4]) levels concomitant with impaired biogenesis and signaling of auxin, viz., indole acetic acid (IAA) and abscisic acid (ABA). Phytochemical analysis revealed relative reduced levels of individual and total raffinose family oligosaccharide (RFO) components, starch, soluble sugars, and sucrose concomitant with enhanced levels of reducing sugars, glucose, cellular ATP, and acetyl-CoA pools. Secondary metabolite analysis revealed the activation of the mevalonate (MVA) pathway with a concomitant suppression of the plastidal 2-methyl-D-erythritol-4-phosphate/l-deoxy-D-xylulose-5-phosphate (MEP/DOX) and phenylpropanoid pathways, substantiated by relative reduced levels of total phenolics, tannins, and proanthocyanidin. Ethp also enhances the in vitro antioxidative activity (viz., 2,2-diphenyl-l-picrylhydrazyl (DPPH) radical scavenging ability and ferric reducing antioxidant power (FRAP)) and endogenous antioxidants levels (viz., flavonoids, isoflavones, [beta]-carotene, vitamin C, and vitamin E). Further quantitative real-time polymerase chain reaction (qRT-PCR) analysis showed transcriptional pattern of representative genes in agreement with these metabolic alterations. Keywords: soybean, germination, ethephon, raffinose family oligosaccharides, phytochemicals. Resume : Le present travail visait a dissequer les sentiers de signalisation associes a l'amorcage hormonal des graines chez le soya [Glycine max (L.) Merr.] a l'aide de l'ethephon (Eth). Les resultats montrent que la germination du soya est amelioree de maniere significative suite a l'amorcage a l'Eth. La quantification des regulateurs de croissance a monte un accroissement relatif des niveaux endogenes de la gibberelline [A.sub.4] (G[A.sub.4]), accompagne d'une production et d'une signalisation reduite de l'auxine (acide indole acetique, AIA) et de l'acide abscissique (ABA). Une analyse phytochimique a revele une reduction relative des niveaux d'oligosaccharides de la famille du raffinose (RFO), de l'amidon, des sucres solubles et du saccharose en meme temps qu'un accroissement des sucres reducteurs, du glucose, de l'ATP cellulaire et des puits d'acetyle-CoA. Une analyse des metabolites secondaires a revele que l'activation du sentier du mevalonate (MVA) en meme temps qu'une suppression des sentiers des phenylpropano'ides et de la 2-methyle-D-erythritol-4-phosphate/l-desoxy-D-xylulose-5-phosphate (MEP/DOX) plastidiques. Ces changements ont ete confirmes par une reduction des composes phenoliques, des tannins et des proanthocyanidines. L'amorcage a egalement augmente l'activite antioxydante in vitro (le balayage des radicaux 2,2-diphenyle-l-picryl hydrazyle (DPPH) et le pouvoir reducteur du fer (FRAP)) ainsi que les niveaux endogenes d'antioxydants (flavono'ides, isoflavones, [beta]-carotene, vitamines C et E). Des analyses qRT-PCR ont montre que l'activite transcriptionnelle de genes representatifs de ces changements etaient en accord avec ces alterations metaboliques. [Traduit par la Redaction] Mots-cles : soya, germination, ethephon, d'oligosaccharides de la famille du raffinose, produits phytochimiques., Introduction Soybean [Glycine max (L.) Merrill] an annual, dicot, diploid (2n = 40), oilseed crop, and being the 'functional food of the century', is one of the most important contributors [...]
- Published
- 2019
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