Plasma technology as an eco-friendly efficient strategy has gained much attention in various industries, especially in food, medicine, and agriculture. This study aimed to explore the cold plasma-mediated changes in growth, anatomy, expression of a WRKY1 transcription factor, and transcription rates of four key genes involved in the biosynthesis of cannabinoids (pharmaceutically valuable secondary metabolites) in hemp (Cannabis sativa L.). The seeds were treated with cold plasma (dielectric barrier discharge; 0.84 W cm−2; exposure times of 0, 40, and 80 s). The plasma treatment of 40 s increased biomass in both shoot and roots by an average of 57%, whereas the treatment at 80 s delayed growth and reduced it by 48%. Seed priming with plasma up-regulated the WRKY1 transcription factor (mean = 11.55 folds). Besides, the plasma treatments induced the expression of olivetolic acid cyclase by 42 folds. Furthermore, the plasma-primed seedlings also exhibited higher expression rates of olivetol synthase by 19 folds. With a similar trend, exposure to plasma stimulated transcription of cannabidiolic acid synthase by 12.4 folds. Up-regulations in Δ9-tetrahydrocannabinolic acid synthase also occurred following seed priming with plasma by 25.6 folds. Seed priming with plasma exhibits high potency to up-regulate expressions of genes involved in the productions of secondary metabolites, like cannabinoids. These results imply that the plasma reception and signal transduction can alter expressions of genes at the transcriptional level through which plasma priming may improve plant protection and secondary metabolism.

中文翻译：

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冷等离子体上调 WRKY1 转录因子和大麻中大麻素生物合成相关基因的表达 (Cannabis sativa L.)

等离子技术作为一种环保高效的战略，在各个行业，尤其​​是食品、医药和农业领域受到了广泛关注。本研究旨在探索冷血浆介导的生长、解剖结构、WRKY1 转录因子的表达以及参与大麻（Cannabis sativa L.）中大麻素（药学上有价值的次级代谢物）生物合成的四个关键基因的转录率变化。 . 种子用冷等离子体处理（介质阻挡放电；0.84 W cm-2；暴露时间为 0、40 和 80 秒）。40 秒的等离子体处理使地上部和根部的生物量平均增加了 57%，而 80 秒的处理延迟了生长并将其减少了 48%。用血浆引发种子上调 WRKY1 转录因子（平均值 = 11.55 倍）。除了，血浆处理将橄榄酸环化酶的表达诱导了 42 倍。此外，等离子体引发的幼苗还表现出更高的橄榄醇合酶表达率 19 倍。以类似的趋势，暴露于血浆中刺激了大麻二酚酸合酶的转录 12.4 倍。用血浆启动种子后，Δ9-四氢大麻酚酸合酶也上调了 25.6 倍。用血浆启动种子显示出上调参与次级代谢产物（如大麻素）产生的基因表达的高效力。这些结果意味着血浆接收和信号转导可以在转录水平上改变基因的表达，通过血浆引发可以改善植物保护和次生代谢。此外，等离子体引发的幼苗还表现出更高的橄榄醇合酶表达率 19 倍。以类似的趋势，暴露于血浆中刺激了大麻二酚酸合酶的转录 12.4 倍。用血浆启动种子后，Δ9-四氢大麻酚酸合酶也上调了 25.6 倍。用血浆启动种子显示出上调参与次级代谢产物（如大麻素）产生的基因表达的高效力。这些结果意味着血浆接收和信号转导可以在转录水平上改变基因的表达，通过血浆引发可以改善植物保护和次生代谢。此外，等离子体引发的幼苗还表现出更高的橄榄醇合酶表达率 19 倍。以类似的趋势，暴露于血浆中刺激了大麻二酚酸合酶的转录 12.4 倍。用血浆启动种子后，Δ9-四氢大麻酚酸合酶也上调了 25.6 倍。用血浆启动种子显示出上调参与次级代谢产物（如大麻素）产生的基因表达的高效力。这些结果意味着血浆接收和信号转导可以在转录水平上改变基因的表达，通过血浆引发可以改善植物保护和次生代谢。暴露于血浆刺激大麻二酚酸合成酶的转录增加了 12.4 倍。用血浆启动种子后，Δ9-四氢大麻酚酸合酶也上调了 25.6 倍。用血浆启动种子显示出上调参与次级代谢产物（如大麻素）产生的基因表达的高效力。这些结果意味着血浆接收和信号转导可以在转录水平上改变基因的表达，通过血浆引发可以改善植物保护和次生代谢。暴露于血浆刺激大麻二酚酸合成酶的转录增加了 12.4 倍。用血浆启动种子后，Δ9-四氢大麻酚酸合酶也上调了 25.6 倍。用血浆启动种子显示出上调参与次级代谢产物（如大麻素）产生的基因表达的高效力。这些结果意味着血浆接收和信号转导可以在转录水平上改变基因的表达，通过血浆引发可以改善植物保护和次生代谢。用血浆启动种子显示出上调参与次级代谢产物（如大麻素）产生的基因表达的高效力。这些结果意味着血浆接收和信号转导可以在转录水平上改变基因的表达，通过血浆引发可以改善植物保护和次生代谢。用血浆启动种子显示出上调参与次级代谢产物（如大麻素）产生的基因表达的高效力。这些结果意味着血浆接收和信号转导可以在转录水平上改变基因的表达，通过血浆引发可以改善植物保护和次生代谢。