Drought Stress Tolerance in Plants, Vol 1: Physiology and Biochemistry

تنش غیر زنده بر تولید محصول در سرتاسر جهان تأثیر نامطلوب می‌گذارد و میانگین عملکرد را برای اکثر محصولات به 50 درصد کاهش می‌دهد. در میان تنش‌های غیرزیستی مختلف مؤثر بر تولید کشاورزی، تنش خشکی به‌عنوان منبع اصلی کاهش عملکرد در سراسر جهان در نظر گرفته می‌شود. با توجه به افزایش جمعیت جهان، تنش خشکسالی تا سال 2050 منجر به کمبود جدی مواد غذایی خواهد شد. وضعیت ممکن است بدتر شود به دلیل تغییرات آب و هوایی پیش بینی شده جهانی که ممکن است فراوانی، مدت و شدت چنین تنش های غیرزیستی را چندین برابر کند. از این رو، نیاز فوری به بهبود درک خود در مورد مکانیسم های پیچیده تحمل تنش خشکی و توسعه گونه های مدرنی که در برابر تنش خشکی انعطاف پذیرتر هستند، وجود دارد. شناسایی ژن‌های جدید بالقوه مسئول تحمل به خشکی در گیاهان زراعی به درک مکانیسم مولکولی واکنش‌های گیاهی به تنش خشکی کمک می‌کند. کشف ژن‌های جدید، تجزیه و تحلیل الگوهای بیان آن‌ها در پاسخ به تنش خشکی، و تعیین عملکردهای بالقوه آنها در سازگاری با تنش خشکی، اساس استراتژی‌های مهندسی مؤثر برای افزایش تحمل به تنش خشکی را فراهم می‌کند. اگرچه مکانیسم‌های عمیق تحمل تنش آب هنوز نامشخص است، اما می‌توان آن را تا حدی بر اساس هموستاز یونی که توسط عوامل سازگاری استرس، مهار رادیکال‌های سمی، بیوسنتز اسمولیت، انتقال آب و هماهنگی پاسخ سیگنالینگ در فواصل طولانی انجام می‌شود، توضیح داد. نکته مهم، توضیح کامل مکانیسم‌های فیزیولوژیکی، بیوشیمیایی و مولکولی برای تنش، ادراک، انتقال و تحمل به خشکی هنوز یک چالش برای زیست‌شناسان گیاهی است. یافته‌های ارائه‌شده در جلد 1 توجه را به روش‌های فیزیولوژیکی و بیوشیمیایی تنش خشکی جلب می‌کند که بر بهره‌وری محصول تأثیر می‌گذارد، در حالی که جلد 2 درک فعلی ما را در مورد مکانیسم‌های مولکولی و ژنتیکی مقاومت به تنش خشکی در گیاهان خلاصه می‌کند.

Abiotic stress adversely affects crop production worldwide, decreasing average yields for most of the crops to 50%. Among various abiotic stresses affecting agricultural production, drought stress is considered to be the main source of yield reduction around the globe. Due to an increasing world population, drought stress will lead to a serious food shortage by 2050. The situation may become worse due to predicated global climate change that may multiply the frequency and duration and severity of such abiotic stresses. Hence, there is an urgent need to improve our understanding on complex mechanisms of drought stress tolerance and to develop modern varieties that are more resilient to drought stress. Identification of the potential novel genes responsible for drought tolerance in crop plants will contribute to understanding the molecular mechanism of crop responses to drought stress. The discovery of novel genes, the analysis of their expression patterns in response to drought stress, and the determination of their potential functions in drought stress adaptation will provide the basis of effective engineering strategies to enhance crop drought stress tolerance. Although the in-depth water stress tolerance mechanisms is still unclear, it can be to some extent explained on the basis of ion homeostasis mediated by stress adaptation effectors, toxic radical scavenging, osmolyte biosynthesis, water transport, and long distance signaling response coordination. Importantly, complete elucidation of the physiological, biochemical, and molecular mechanisms for drought stress, perception, transduction, and tolerance is still a challenge to the plant biologists. The findings presented in volume 1 call attention to the physiological and biochemical modalities of drought stress that influence crop productivity, whereas volume 2 summarizes our current understanding on the molecular and genetic mechanisms of drought stress resistance in plants.