Plant Biology and Biotechnology: Volume I: Plant Diversity, Organization, Function and Improvement

این جلد مجموعه‌ای از بررسی‌های ضروری درباره جنبه‌های مختلف زیست‌شناسی گیاهی را که توسط گیاه‌شناسان برجسته نوشته شده است، ارائه می‌کند. این بررسی‌ها به طور موثر طیف وسیعی از جنبه‌های زیست‌شناسی گیاهی را پوشش می‌دهند که ارتباط معاصر دارند. در عین حال، آنها مورفولوژی کلاسیک را با بیولوژی مولکولی، فیزیولوژی با شکل‌گیری الگو، رشد با ژنومیک، توسعه با مورفوژنز، و تکنیک‌های کلاسیک بهبود محصول را با روش‌های اصلاحی مدرن ادغام می‌کنند. گیاه شناسی کلاسیک به زیست شناسی گیاهی پیشرفته تبدیل شده است، بنابراین مبنای نظری بیوتکنولوژی گیاهی را فراهم می کند.

ناگفته نماند که بیوتکنولوژی به عنوان یک رشته قدرتمند زیست شناسی در سه دهه اخیر ظهور کرده است. ابزارها، تکنیک‌ها و اطلاعات بیوتکنولوژیکی که در ترکیب با برنامه‌ریزی و اجرای مناسب مورد استفاده قرار می‌گیرند، قبلاً به رشد و توسعه اقتصادی کمک شایانی کرده‌اند. تخمین زده می شود که در یک یا دو دهه آینده، محصولات و فرآیندهایی که توسط بیوتکنولوژی ممکن می شود، بیش از 60 درصد تجارت و بازده جهانی را تشکیل خواهند داد. بنابراین، نیاز به یک درک کلی و رویکرد مشترک در مورد مسائل مربوط به طبیعت، تملک، حفاظت و استفاده از تنوع زیستی وجود دارد، زیرا مواد اولیه بیوتکنولوژی را فراهم می کند. بیش از 90 درصد از کل نیازهای صنعت بیوتکنولوژی توسط گیاهان و میکروب ها از نظر کالا و خدمات تامین می شود. با این حال منابع گیاهی و میکروبی قابل توجهی وجود دارد که در آینده نزدیک از طریق اکتشاف زیستی موثر در انتظار بهره برداری بیوتکنولوژیکی هستند. برای بهره برداری از گیاهان و میکروب ها برای محصولات و فرآیندهای مفید آنها، ابتدا باید ساختار اساسی، سازمان، رشد و توسعه، فرآیند سلولی و زیست شناسی کلی آنها را بشناسیم. ما همچنین نیاز به شناسایی و توسعه استراتژی هایی برای بهبود بهره وری گیاهان داریم.

با توجه به موارد فوق، در این کتاب دو جلدی زیست شناسی و بیوتکنولوژی گیاهی، جلد اول به جنبه های مختلف گیاه اختصاص دارد. زیست شناسی و بهبود محصولات زراعی این شامل 33 فصل است که توسط 50 محقق ارائه شده است که هر کدام در زمینه تحقیقاتی خود متخصص هستند. این کتاب با یک فصل مقدماتی آغاز می‌شود که شرحی شفاف در مورد گذشته، حال و آینده زیست‌شناسی گیاهی ارائه می‌دهد و بدین ترتیب یک پایه تاریخی کامل برای فصل‌های بعدی ارائه می‌کند. چهار فصل به جزئیات مربوط به جنبه های ساختاری و رشدی ساختار گیاهان و اندام های اصلی آنها اختصاص دارد. این فصل‌ها مبنای بیولوژیکی مولکولی را برای تنظیم مورفوژنز شکل گیاهان و اندام‌های آنها، که شامل کنترل در سطوح سلولی و بافتی است، ارائه می‌کند. جزئیات مربوط به تنوع زیستی، ماده اولیه اولیه بیوتکنولوژی، در فصلی جداگانه مورد بحث قرار گرفته است که در آن بر تنوع ژنتیکی، گونه‌ها و اکوسیستم و حفاظت از آنها تأکید می‌شود.

از آنجایی که قارچ‌ها و سایر میکروب‌ها بخش مهمی را تشکیل می‌دهند. جزء تنوع زیستی کلی، توجه ویژه ای به درمان قارچ ها و سایر میکروب ها در این حجم شده است. چهار فصل به ترتیب به مروری بر قارچ‌ها، آربوسکولار مایکوریزا و ارتباط آنها با حفظ ثروت گیاهی، تنوع و کاربردهای عملی قارچ‌ها و گلسنگ‌ها (مرتبط با فوتوبیونت) می‌پردازد. درون همزیستی‌های میکروبی مرتبط با گیاهان و میکروب‌های حل‌کننده فسفات در ریزوسفر گیاهان به طور جامع در دو فصل جداگانه بررسی می‌شوند. استراتژی‌های تولیدمثلی بریوفیت‌ها و مروری بر Cycads موضوع دو فصل دیگر را تشکیل می‌دهد، بنابراین نیاز به پرداختن به گروه گیاهان غیرگل‌دار جنینی برآورده می‌شود.

Angiosperms، مهمترین گروه گیاهان. از دیدگاه بیوتکنولوژی، به طور جامع در این جلد مورد بررسی قرار گرفته است. فصل‌های مربوط به آنژیوسپرم‌ها یک نمای کلی ارائه می‌دهند و اساس ژنتیکی رشد گل‌ها، رشد و نمو زایشی قبل و بعد از لقاح، زیست‌شناسی و فناوری بذر، متابولیسم ثانویه گیاهی، فتوسنتز و مواد شیمیایی فرار گیاه را پوشش می‌دهند. تلاش ویژه ای برای گنجاندن موضوعات مهم در زمینه اصلاح محصول در این جلد صورت گرفته است. اهمیت خدمات گرده افشانی، آپومیکس ها، عقیمی نر، جهش های القایی، پلی پلوئیدی و تغییرات آب و هوایی، هر کدام در یک فصل جداگانه مورد بحث قرار گرفته است.

Microalgalnutra-داروها، مواد غذایی مبتنی بر روغن های گیاهی و اهمیت محصولات بیگانه منابع و محصولات کم مصرف برای امنیت غذایی و تغذیه ای موضوعات سه فصل دیگر این جلد را تشکیل می دهد. همچنین یک فصل ویژه در مورد کاربردهای سنجش از دور در علوم گیاهی وجود دارد که اطلاعاتی در مورد توزیع تنوع زیستی نیز ارائه می دهد.

ویراستاران این جلد معتقدند که طیف گسترده ای از موضوعات اساسی در زیست شناسی گیاهی بسیار عالی است. ارتباط در بیوتکنولوژی تحت پوشش برای دانشجویان، محققان و معلمان گیاه شناسی و بیوتکنولوژی گیاهی به طور یکسان مورد توجه قرار خواهد گرفت.

This volume offers a much-needed compilation of essential reviews on diverse aspects of plant biology, written by eminent botanists. These reviews effectively cover a wide range of aspects of plant biology that have contemporary relevance. At the same time they integrate classical morphology with molecular biology, physiology with pattern formation, growth with genomics, development with morphogenesis, and classical crop-improvement techniques with modern breeding methodologies. Classical botany has been transformed into cutting-edge plant biology, thus providing the theoretical basis for plant biotechnology.

It goes without saying that biotechnology has emerged as a powerful discipline of Biology in the last three decades. Biotechnological tools, techniques and information, used in combination with appropriate planning and execution, have already contributed significantly to economic growth and development. It is estimated that in the next decade or two, products and processes made possible by biotechnology will account for over 60% of worldwide commerce and output. There is, therefore, a need to arrive at a general understanding and common approach to issues related to the nature, possession, conservation and use of biodiversity, as it provides the raw material for biotechnology. More than 90% of the total requirements for the biotechnology industry are contributed by plants and microbes, in terms of goods and services. There are however substantial plant and microbial resources that are waiting for biotechnological exploitation in the near future through effective bioprospection. In order to exploit plants and microbes for their useful products and processes, we need to first understand their basic structure, organization, growth and development, cellular process and overall biology. We also need to identify and develop strategies to improve the productivity of plants.

In view of the above, in this two-volume book on plant biology and biotechnology, the first volume is devoted to various aspects of plant biology and crop improvement. It includes 33 chapters contributed by 50 researchers, each of which is an expert in his/her own field of research. The book begins with an introductory chapter that gives a lucid account on the past, present and future of plant biology, thereby providing a perfect historical foundation for the chapters that follow. Four chapters are devoted to details on the structural and developmental aspects of the structures of plants and their principal organs. These chapters provide the molecular biological basis for the regulation of morphogenesis of the form of plants and their organs, involving control at the cellular and tissue levels. Details on biodiversity, the basic raw material for biotechnology, are discussed in a separate chapter, in which emphasis is placed on the genetic, species and ecosystem diversities and their conservation.

Since fungi and other microbes form an important component of the overall biodiversity, special attention is paid to the treatment of fungi and other microbes in this volume. Four chapters respectively deal with an overview of fungi, arbuscularmycorrhizae and their relation to the sustenance of plant wealth, diversity and practical applications of mushrooms, and lichens (associated with a photobiont). Microbial endosymbionts associated with plants and phosphate solubilizing microbes in the rhizosphere of plants are exhaustively treated in two separate chapters. The reproductive strategies of bryophytes and an overview on Cycads form the subject matter of another two chapters, thus fulfilling the need to deal with the non-flowering Embryophyte group of plants.

Angiosperms, the most important group of plants from a biotechnological perspective, are examined exhaustively in this volume. The chapters on angiosperms provide an overview and cover the genetic basis of flowers development, pre-and post-fertilization reproductive growth and development, seed biology and technology, plant secondary metabolism, photosynthesis, and plant volatile chemicals. A special effort has been made to include important topics on crop improvement in this volume. The importance of pollination services, apomixes, male sterility, induced mutations, polyploidy and climate changes is discussed, each in a separate chapter.

Microalgalnutra-pharmaceuticals, vegetable-oil-based nutraceuticals and the importance of alien crop resources and underutilized crops for food and nutritional security form the topics of three other chapters in this volume. There is also a special chapter on the applications of remote sensing in the plant sciences, which also provides information on biodiversity distribution.

The editors of this volume believe the wide range of basic topics on plant biology that have great relevance in biotechnology covered will be of great interest to students, researchers and teachers of botany and plant biotechnology alike.