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Relatórios Científicos volume 13, Número do artigo: 1976 (2023) Citar este artigo

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Nós investigamos a resposta fisiológica e transcriptômica de Escherichia coli na fase estacionária inicial a diodos emissores de luz com diferentes comprimentos de onda. O crescimento e as alterações metabólicas de E. coli O157:H7 foram examinados sob a influência de luz iluminada de 465, 520 e 625 nm. Sob iluminação de 465 nm, o crescimento de E. coli O157:H7 foi significativamente retardado em comparação com a iluminação de 520 nm e 625 nm e o controle não iluminado. As alterações metabólicas foram examinadas sob essas condições de iluminação e não iluminadas com base em leituras transcriptômicas. A resposta transcriptômica abaixo de 520 nm e 625 nm permaneceu quase semelhante ao controle, exceto alguns genes regulados para cima e para baixo. As leituras transcriptômicas metabólicas de carboidratos foram grandemente reguladas negativamente sob iluminação de 465 nm em comparação com iluminação de 520 nm e 625 nm e controle não iluminado mostrando depleção de glicose como única fonte de energia durante a fase exponencial. A degradação de ácidos graxos, como genes relacionados ao regulon da moda, foi regulada positivamente em células sob iluminação de 465 nm, revelando a mudança das células para usar ácidos graxos como uma nova fonte de energia de carbono durante a fase estacionária inicial. Exposição de células de E. coli O157:H7 a genes de fator de virulência regulados negativamente pela luz iluminada em 465 nm, como hlyA, hlyB, hlyC, stx1A, stx2B, paa e bdm. Sob o estresse da iluminação de 465 nm, a expressão de genes relacionados ao estresse e à motilidade flagelar foi regulada positivamente, causando consumo de energia e redução no crescimento celular. Além disso, as leituras transcriptômicas oxidativas fosforiladas foram reguladas positivamente sob iluminação de 465 nm, provavelmente devido à produção de EROs que podem envolver a redução do crescimento celular durante a fase estacionária inicial. Estes resultados indicam que E. coli patogênica O157:H7 responde diferencialmente a um comprimento de onda diferente dos diodos emissores de luz utilizados neste estudo.

A produção de plantas internas com diodos emissores de luz artificial é de grande interesse atualmente, considerando a produção de vegetais orgânicos em um ambiente limpo, de controle preciso e combate aos recursos terrestres e aos fatores ambientais1. Diferentes tipos de vegetais, como tomate, batata, pimentão, repolho e alface, têm sido cultivados com sucesso em fábricas internas1. Luz, temperatura, umidade, ar e nutrição são os fatores mais essenciais para o crescimento das plantas. As fábricas de plantas de interior sob ambientes controlados apresentam maior potencial de produção e vantagens em comparação com a horticultura tradicional. Como já foi relatado que as alterações climáticas estão envolvidas em grandes perdas na produção de alimentos2,3. Além disso, as alterações climáticas com catástrofes naturais têm um impacto negativo nas principais produções agrícolas, como a produção de milho no Nordeste da China, reduzida para metade entre 1997 e 20174. Estima-se que estas alterações climáticas extremas podem levar a uma grave escassez de alimentos e à fome para 170 pessoas. milhões de pessoas até 20805,6.

Para suprir a escassez de alimentos, a produção de plantas de interior é considerada a melhor alternativa que necessita de luz artificial para a fotossíntese das plantas. Dentre as luzes artificiais, os diodos emissores de luz (LED) consideram a melhor opção possuindo diversas vantagens como ausência de lâmpadas de mercúrio de baixa pressão (LPM), tamanho pequeno, longa vida útil, não térmicos e também podem ser usados ​​de forma eficiente para aumentar os valores nutricionais, e controlar a população microbiana em plantas e vegetais7,8. O efeito de LEDs com diferentes comprimentos de onda foi estudado anteriormente para investigar seus efeitos em vegetais e frutas. Tais como LEDs de 660 nm foram eficazes para o acúmulo predominante de carotenóide (β-cry) em tangerinas Satsuma9. Além disso, LEDs azuis (465 nm) e vermelhos (625 nm) em mudas de ervilha aumentaram a concentração de clorofila e β-caroteno10.