Abiotic Stress-Mediated Sensing and Signaling in Plants: An Omics Perspective

محیط طبیعی گیاهان از مجموعه پیچیده ای از تنش های غیرزیستی و زیستی تشکیل شده است. پاسخ گیاه به این تنش ها به همان اندازه پیچیده است. زیست شناسی سیستم ها به ما اجازه می دهد تا هاب های نظارتی را در شبکه های پیچیده شناسایی کنیم. همچنین «قطعات» مولکولی (رونوشت‌ها، پروتئین‌ها و متابولیت‌ها) یک ارگانیسم را بررسی می‌کند و تلاش می‌کند تا آنها را در شبکه‌ها یا مدل‌های عملکردی ترکیب کند که به طور مؤثری فعالیت‌های دینامیکی آن ارگانیسم را در محیط‌های مختلف توصیف و پیش‌بینی کند.

این کتاب بر پیشرفت‌های تحقیقاتی در مورد پاسخ‌های گیاه به تنش‌های غیرزیستی، از سطح فیزیولوژیکی تا سطح مولکولی تمرکز دارد. این بینش‌های جدید به‌دست‌آمده از ادغام مجموعه‌های داده omics را برجسته می‌کند و شکاف‌های باقی‌مانده در دانش ما را شناسایی می‌کند و زمینه‌های تمرکز اضافی را برای تحقیقات بهبود محصول آینده مشخص می‌کند.

گیاهان طیف وسیعی از مکانیسم‌ها را برای مقابله با تنش‌های غیرزیستی مختلف تکامل داده‌اند. در بسیاری از گیاهان زراعی، مکانیسم‌های مولکولی درگیر در یک نوع تحمل تنش از آن زمان شناسایی شده‌اند. با این حال، به منظور رسیدن به یک درک جامع از رویدادهای اصلی و رایج در مورد تنش های غیر زنده، مسیرهای سیگنال دهی درگیر نیز باید روشن شوند. تا به امروز چندین مولکول، مانند فاکتورهای رونویسی و کینازها، به عنوان کاندیدهای امیدوارکننده ای شناسایی شده اند که در تداخل بین مسیرهای سیگنال دهی استرس نقش دارند. با این حال، نیاز به درک بهتر مکانیسم‌های تحمل برای تنش‌های غیرزیستی مختلف با درک کامل مکانیسم‌های سیگنال دهی و سنجش درگیر وجود دارد.

بر این اساس، این کتاب طیف وسیعی از موضوعات، از جمله تأثیر تنش‌های غیرزیستی مختلف بر گیاهان، مکانیسم‌های مولکولی منجر به تحمل تنش‌های غیرزیستی مختلف، سیگنال‌دهی را پوشش می‌دهد. آبشارهایی که گفتگوی متقابل را در میان تنش‌های غیرزیستی مختلف آشکار می‌کنند و مولکول‌های کاندید اصلی را که ممکن است تحمل تنش غیرزیستی را در گیاهان فراهم کنند، روشن می‌کند.

The natural environment for plants is composed of a complex set of abiotic and biotic stresses; plant responses to these stresses are equally complex. Systems biology allows us to identify regulatory hubs in complex networks. It also examines the molecular “parts” (transcripts, proteins and metabolites) of an organism and attempts to combine them into functional networks or models that effectively describe and predict the dynamic activities of that organism in different environments.

This book focuses on research advances regarding plant responses to abiotic stresses, from the physiological level to the molecular level. It highlights new insights gained from the integration of omics datasets and identifies remaining gaps in our knowledge, outlining additional focus areas for future crop improvement research.

Plants have evolved a wide range of mechanisms for coping with various abiotic stresses. In many crop plants, the molecular mechanisms involved in a single type of stress tolerance have since been identified; however, in order to arrive at a holistic understanding of major and common events concerning abiotic stresses, the signaling pathways involved must also be elucidated. To date several molecules, like transcription factors and kinases, have been identified as promising candidates that are involved in crosstalk between stress signalling pathways. However, there is a need to better understand the tolerance mechanisms for different abiotic stresses by thoroughly grasping the signalling and sensing mechanisms involved.

Accordingly, this book covers a range of topics, including the impacts of different abiotic stresses on plants, the molecular mechanisms leading to tolerance for different abiotic stresses, signaling cascades revealing cross-talk among various abiotic stresses, and elucidation of major candidate molecules that may provide abiotic stress tolerance in plants.