Glutathione in Plant Growth, Development, and Stress Tolerance

گلوتاتیون (γ-گلوتامیل-سیستئینیل-گلیسین) یک مولکول آنتی اکسیدانی حاوی گوگرد است که در همه جا توزیع شده است که نقش کلیدی در تنظیم رشد، نمو گیاه و تحمل تنش غیرزیستی و زیستی ایفا می کند. این یکی از قوی ترین تیول های با وزن مولکولی کم است که به سرعت در سلول های گیاهی تحت استرس تجمع می یابد. مطالعات عمیق اخیر در مورد هموستاز گلوتاتیون (بیوسنتز، تخریب، بخش‌سازی، انتقال، و گردش ردوکس) و نقش گلوتاتیون در تکثیر سلولی و تحمل استرس محیطی، بینش‌های جدیدی را برای زیست‌شناسان گیاهی فراهم کرده است تا تحقیقاتی را با هدف رمزگشایی مکانیسم‌های مرتبط با آن انجام دهند. رشد گیاه با واسطه گلوتاتیون و پاسخ به استرس، و همچنین برای توسعه گیاهان زراعی مقاوم به استرس. گلوتاتیون همچنین به عنوان یک تنظیم کننده بالقوه تغییرات اپی ژنتیکی پیشنهاد شده است که نقش مهمی در تنظیم ژن های دخیل در پاسخ گیاهان به محیط های در حال تغییر ایفا می کند. رابطه دینامیکی بین گلوتاتیون کاهش یافته (GSH) و گونه های اکسیژن فعال (ROS) به خوبی مستند شده است، و نشان داده شده است که گلوتاتیون در چندین سیگنال سلولی و فرآیندهای متابولیک، شامل سنتز پروتئین، انتقال اسیدهای آمینه، ترمیم DNA شرکت می کند. کنترل تقسیم سلولی و مرگ برنامه ریزی شده سلولی. دو ژن گاما گلوتامیل سیستئین سنتتاز (GSH1) و گلوتاتیون سنتتاز (GSH2) در سنتز GSH نقش دارند و دستکاری ژنتیکی این ژن ها می تواند سطح گلوتاتیون سلولی را تعدیل کند. هر گونه نوسان در سطوح GSH سلولی و گلوتاتیون اکسید شده (GSSG) اثرات عمیقی بر رشد و نمو گیاهان دارد، زیرا گلوتاتیون با تنظیم چرخه سلولی، سیگنال‌دهی ردوکس، فعالیت‌های آنزیمی، بیان ژن دفاعی، مقاومت اکتسابی سیستمیک، سم‌زدایی بیگانه‌بیوتیک مرتبط است. و تثبیت نیتروژن بیولوژیکی به عنوان یکی از اجزای اصلی سیستم گلیوکسالاز و چرخه آسکوربات-گلوتاتیون، GSH به کنترل چندین مسیر سیگنال دهی استرس غیرزیستی و زیستی از طریق تنظیم سطوح ROS و متیل گلیوکسال (MG) کمک می کند. علاوه بر این، متابولیسم گلوتاتیون این پتانسیل را دارد که از نظر ژنتیکی یا بیوشیمیایی دستکاری شود تا گیاهان زراعی مقاوم در برابر استرس و از نظر تغذیه ای بهبود یابد. اگرچه پیشرفت قابل توجهی در بررسی نقش های متعدد گلوتاتیون در تحمل استرس غیرزیستی و زیستی حاصل شده است، بسیاری از جنبه های پاسخ های استرس با واسطه گلوتاتیون نیاز به تحقیقات بیشتری دارد.

هدف اصلی این جلد عبارت است از برای کشف نقش های متنوع گلوتاتیون در گیاهان با ارائه اطلاعات مولکولی اساسی، جامع و عمیق برای دانش آموزان، دانش پژوهان، معلمان و دانشمندان پیشرفته که علاقه مند به تحقیقات مربوط به گلوتاتیون هستند یا قبلاً درگیر آن هستند. در نهایت، این کتاب منبع ارزشمندی برای تحقیقات آینده مرتبط با گلوتاتیون خواهد بود و می تواند به عنوان یک کتاب درسی برای دانشجویان تحصیلات تکمیلی و به عنوان یک کتاب مرجع برای محققان خط مقدم که بر روی متابولیسم گلوتاتیون در رابطه با رشد، نمو، پاسخ به استرس و استرس کار می کنند در نظر گرفته شود. تحمل.

Glutathione (γ-glutamyl-cysteinyl-glycine) is a ubiquitously distributed sulfurcontaining antioxidant molecule that plays key roles in the regulation of plant growth, development, and abiotic and biotic stress tolerance. It is one of the most powerful low-molecular-weight thiols, which rapidly accumulates in plant cells under stress. Recent in-depth studies on glutathione homeostasis (biosynthesis, degradation, compartmentalization, transport, and redox turnover) and the roles of glutathione in cell proliferation and environmental stress tolerance have provided new insights for plant biologists to conduct research aimed at deciphering the mechanisms associated with glutathione-mediated plant growth and stress responses, as well as to develop stress-tolerant crop plants. Glutathione has also been suggested to be a potential regulator of epigenetic modifications, playing important roles in the regulation of genes involved in the responses of plants to changing environments. The dynamic relationship between reduced glutathione (GSH) and reactive oxygen species (ROS) has been well documented, and glutathione has been shown to participate in several cell signaling and metabolic processes, involving the synthesis of protein, the transport of amino acids, DNA repair, the control of cell division, and programmed cell death. Two genes, gamma-glutamylcysteine synthetase (GSH1) and glutathione synthetase (GSH2), are involved in GSH synthesis, and genetic manipulation of these genes can modulate cellular glutathione levels. Any fluctuations in cellular GSH and oxidized glutathione (GSSG) levels have profound effects on plant growth and development, as glutathione is associated with the regulation of the cell cycle, redox signaling, enzymatic activities, defense gene expression, systemic acquired resistance, xenobiotic detoxification, and biological nitrogen fixation. Being a major constituent of the glyoxalase system and ascorbate-glutathione cycle, GSH helps to control multiple abiotic and biotic stress signaling pathways through the regulation of ROS and methylglyoxal (MG) levels. In addition, glutathione metabolism has the potential to be genetically or biochemically manipulated to develop stress-tolerant and nutritionally improved crop plants. Although significant progress has been made in investigating the multiple roles of glutathione in abiotic and biotic stress tolerance, many aspects of glutathione-mediated stress responses require additional research.

The main objective of this volume is to explore the diverse roles of glutathione in plants by providing basic, comprehensive, and in-depth molecular information for advanced students, scholars, teachers, and scientists interested in or already engaged in research that involves glutathione. Finally, this book will be a valuable resource for future glutathione-related research and can be considered as a textbook for graduate students and as a reference book for frontline researchers working on glutathione metabolism in relation to plant growth, development, stress responses, and stress tolerance.