Elucidation of Abiotic Stress Signaling in Plants: Functional Genomics Perspectives, Volume 1

تنش‌های غیرزیستی مانند دمای بالا، دمای پایین، خشکسالی و شوری، بهره‌وری محصول را در سراسر جهان محدود می‌کنند. درک پاسخ گیاه به این تنش ها برای مهندسی منطقی گیاهان زراعی ضروری است. در آرابیدوپسیس، مسیرهای انتقال سیگنال برای تنش های غیرزیستی، نور، چندین هورمون گیاهی و پاتوژنز مشخص شده است. بخش قابل‌توجهی از ژنوم‌های گیاهی (بیشتر مطالعات مربوط به آرابیدوپسیس و ژنوم برنج) پروتئین‌ها را در سیگنال‌هایی مانند گیرنده، حسگرها، کینازها، فسفاتازها، فاکتورهای رونویسی و ناقل‌ها/کانال‌ها کد می‌کنند. علی‌رغم دهه‌ها تلاش فیزیولوژیکی و مولکولی، دانش مربوط به چگونگی درک و انتقال سیگنال‌های دمای پایین و بالا، دسترسی کم آب (خشکسالی)، غوطه‌ور شدن آب و شوری توسط گیاهان، هنوز یک سوال اساسی در پیش روی زیست‌شناسان گیاهی است. یکی از محدودیت‌های اصلی که درک ما از این فرآیندهای انتقال سیگنال در گیاهان را مختل می‌کند، فقدان یا سرعت کند استفاده از دانش ژنومی و ژنتیکی مولکولی در قالب عملکرد ژن است. در دوران پسا ژنومی، یکی از چالش‌های اصلی، بررسی و درک ژن‌ها و خانواده‌های ژنی متعددی است که جنبه فیزیولوژیکی و رشدی خاصی از چرخه زندگی گیاه را تنظیم می‌کنند. یکی از فرآیندهای مهم فیزیولوژیکی تنظیم پاسخ استرس است که منجر به سازگاری یا سازگاری در پاسخ به محرک های نامطلوب می شود. با درک کل نگر از مسیرهای سیگنال دهی که نه تنها شامل یک خانواده ژن، بلکه چندین ژن یا خانواده ژنی است، زیست شناسان گیاهی می توانند پایه ای برای طراحی و تولید محصولات آتی ایجاد کنند که بتوانند درجات بالاتری از تنش های محیطی را تحمل کنند (به ویژه تنش های غیر زنده، که عبارتند از: علت اصلی از دست دادن محصول در سراسر جهان) بدون از دست دادن عملکرد و بهره وری محصول.

​Abiotic stresses such as high temperature, low-temperature, drought, and salinity limit crop productivity worldwide. Understanding plant responses to these stresses is essential for rational engineering of crop plants. In Arabidopsis, the signal transduction pathways for abiotic stresses, light, several phytohormones and pathogenesis have been elucidated. A significant portion of plant genomes (most studies are Arabidopsis and rice genome) encodes for proteins involves in signaling such as receptor, sensors, kinases, phosphatases, transcription factors and transporters/channels. Despite decades of physiological and molecular effort, knowledge pertaining to how plants sense and transduce low and high temperature, low-water availability (drought), water-submergence and salinity signals is still a major question before plant biologists. One major constraint hampering our understanding of these signal transduction processes in plants has been the lack or slow pace of application of molecular genomic and genetics knowledge in the form of gene function. In the post-genomic era, one of the major challenges is investigation and understanding of multiple genes and gene families regulating a particular physiological and developmental aspect of plant life cycle. One of the important physiological processes is regulation of stress response, which leads to adaptation or adjustment in response to adverse stimuli. With the holistic understanding of the signaling pathways involving not only one gene family but multiple genes or gene families, plant biologists can lay a foundation for designing and generating future crops that can withstand the higher degree of environmental stresses (especially abiotic stresses, which are the major cause of crop loss throughout the world) without losing crop yield and productivity.