Osmoprotectant-Mediated Abiotic Stress Tolerance in Plants: Recent Advances and Future Perspectives

در طبیعت، گیاهان دائماً با تنش‌های غیرزیستی و زیستی مختلف مواجه می‌شوند که می‌تواند رشد، نمو و عملکرد آنها را محدود کند. گیاهان در طول تکامل خود، مکانیسم‌های پیچیده و کارآمد مختلفی را برای حس کردن، پاسخ دادن و سازگاری با تغییرات محیط اطراف تکامل داده‌اند. یک مکانیسم دفاعی رایج که توسط گیاهان در پاسخ به تنش غیرزیستی فعال می شود، تولید و تجمع املاح سازگار (که اسمولیت نیز نامیده می شود) است. این شامل اسیدهای آمینه (عمدتاً پرولین)، آمین ها (مانند گلیسین بتائین و پلی آمین ها) و قندها (مانند ترهالوز و الکل های قند) است که همگی به راحتی در آب محلول هستند و در غلظت های بالا غیر سمی هستند. مسیرهای متابولیک درگیر در بیوسنتز و کاتابولیسم املاح سازگار، و مکانیسم‌هایی که غلظت سلولی و تقسیم‌بندی آنها را تنظیم می‌کنند، در بسیاری از گونه‌های مهم گیاهی به خوبی مشخص شده‌اند. مطالعات متعدد شواهدی ارائه کرده اند که نشان می دهد افزایش تجمع املاح سازگار در گیاهان با افزایش مقاومت در برابر تنش های غیرزیستی مرتبط است. بینش جدید در مورد مکانیسم های مرتبط با تجمع اسمولیت در گیاهان تراریخته و پاسخ گیاهان به کاربرد خارجی اسمولیت، درک ما را از مکانیسم هایی که توسط آن املاح سازگار به محافظت از گیاهان در برابر آسیب ناشی از تنش غیرزیستی و نقش های بالقوه سازگار کمک می کنند، بیشتر می کند. املاح می توانند در بهبود رشد و نمو گیاهان در شرایط بهینه برای رشد نقش داشته باشند. اگرچه پیشرفت قابل توجهی در درک نقش های متعدد املاح سازگار در تحمل تنش غیرزیستی صورت گرفته است، بسیاری از جنبه های مرتبط با پاسخ های تنش غیرزیستی با واسطه املاح سازگار و تحمل استرس هنوز به تحقیقات بیشتری نیاز دارد. این کتاب علاوه بر ارائه اطلاعات به روز اولیه در مورد بیوسنتز، بخش بندی و انتقال املاح سازگار در گیاهان، بینش هایی را در مورد دخالت مستقیم یا غیرمستقیم این املاح کلیدی سازگار در بسیاری از فرآیندهای متابولیکی مهم و عملکردهای فیزیولوژیکی ارائه می دهد. از جمله عملکردهای آنتی اکسیدانی و سیگنال دهی آنها و نقش آنها در تعدیل رشد، نمو و تحمل تنش غیر زنده.

در این کتاب، تحمل تنش غیرزیستی با واسطه اسموپروتکتانت در گیاهان: پیشرفت‌های اخیر و دیدگاه‌های آینده، ما یک مجموعه ای از 16 فصل نوشته شده توسط کارشناسان برجسته درگیر با سازگاری تحمل تنش غیرزیستی ناشی از املاح در گیاهان. هدف اصلی این جلد، ارتقای نقش مهم این املاح‌های سازگار در زیست‌شناسی گیاهی، با ارائه ترکیبی یکپارچه و جامع از اطلاعات پایه و پیشرفته برای دانشجویان، محققان و دانشمندان علاقه‌مند به تحقیقات مربوط به محافظت از اسمز است. در نهایت، این کتاب منبع ارزشمندی برای تحقیقات آتی مرتبط با استرس محیطی 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 روابط بین پاسخ های استرس و تحمل به استرس محافظت کننده اسمزی و غیر زنده کار می کنند در نظر گرفته شود. گیاهان.

In nature, plants are constantly challenged by various abiotic and biotic stresses that can restrict their growth, development and yields. In the course of their evolution, plants have evolved a variety of sophisticated and efficient mechanisms to sense, respond to, and adapt to changes in the surrounding environment. A common defensive mechanism activated by plants in response to abiotic stress is the production and accumulation of compatible solutes (also called osmolytes). This include amino acids (mainly proline), amines (such as glycinebetaine and polyamines), and sugars (such as trehalose and sugar alcohols), all of which are readily soluble in water and non-toxic at high concentrations. The metabolic pathways involved in the biosynthesis and catabolism of compatible solutes, and the mechanisms that regulate their cellular concentrations and compartmentalization are well characterized in many important plant species. Numerous studies have provided evidence that enhanced accumulation of compatible solutes in plants correlates with increased resistance to abiotic stresses. New insights into the mechanisms associated with osmolyte accumulation in transgenic plants and the responses of plants to exogenous application of osmolyte, will further enhance our understanding of the mechanisms by which compatible solutes help to protect plants from damage due to abiotic stress and the potential roles compatible solutes could play in improving plants growth and development under optimal conditions for growth. Although there has been significant progress made in understanding the multiple roles of compatible solute in abiotic stress tolerance, many aspects associated with compatible solute-mediated abiotic stress responses and stress tolerance still require more research. As well as providing basic up-to-date information on the biosynthesis, compartmentalization and transport of compatible solute in plants, this book will also give insights into the direct or indirect involvement of these key compatible solutes in many important metabolic processes and physiological functions, including their antioxidant and signaling functions, and roles in modulating plant growth, development and abiotic stress tolerance.

In this book, Osmoprotectant-mediated abiotic stress tolerance in plants: recent advances and future perspectives, we present a collection of 16 chapters written by leading experts engaged with compatible solute-induced abiotic stress tolerance in plants. The main objective of this volume is to promote the important roles of these compatible solutes in plant biology, by providing an integrated and comprehensive mix of basic and advanced information for students, scholars and scientists interested in, or already engaged in, research involving osmoprotectant. Finally, this book will be a valuable resource for future environmental stress-related research, and can be considered as a textbook for graduate students and as a reference book for front-line researchers working on the relationships between osmoprotectant and abiotic stress responses and tolerance in plants.