دانلود کتاب Compatible Solutes Engineering for Crop Plants Facing Climate Change – مهندسی املاح سازگار برای گیاهان زراعی در مواجهه با تغییرات آب و هوایی

Plants, being sessile and autotrophic in nature, must cope with challenging environmental aberrations and therefore have evolved various responsive or defensive mechanisms including stress sensing mechanisms, antioxidant system, signaling pathways, secondary metabolites biosynthesis, and other defensive pathways among which accumulation of osmolytes or osmo-protectants is an important phenomenon. Osmolytes with organic chemical nature termed as compatible solutes are highly soluble compounds with no net charge at physiological pH and nontoxic at higher concentrations to plant cells. Compatible solutes in plants involve compounds like proline, glycine betaine, polyamines, trehalose, raffinose family oligosaccharides, fructans, gamma aminobutyric acid (GABA), and sugar alcohols playing structural, physiological, biochemical, and signaling roles during normal plant growth and development. The current and sustaining problems of climate change and increasing world population has challenged global food security. To feed more than 9 billion, the estimated population by 2050, the yield of major crops needs to be increased 1.11.3% per year, which is mainly restricted by the yield ceiling. A major factor limiting the crop yield is the changing global environmental conditions which includes drought, salinity and extreme temperatures and are responsible for a reduction of crop yield in almost all the crop plants. This condition may worsen with a decrease in agricultural land or the loss of potential crop yields by 70%. Therefore, it is a challenging task for agricultural scientists to develop tolerant/resistant varieties against abiotic stresses.

The development of stress tolerant plant varieties through conventional breeding is very slow due to complex multigene traits. Engineering compatible solutes biosynthesis by deciphering the mechanism behind the abiotic tolerance or accumulation in plants cell is a potential emerging strategy to mitigate adverse effects of abiotic stresses and increase global crop production. However, detailed information on compatible solutes, including their sensing/signaling, biosynthesis, regulatory components, underlying biochemical mechanisms, crosstalk with other signaling pathways, and transgenic development have not been compiled into a single resource. Our book intends to fill this unmet need, with insight from recent advances in compatible solutes research on agriculturally important crop plants.

گیاهان از آنجایی که طبیعت بی‌پایان و اتوتروف دارند، باید با انحرافات محیطی چالش‌برانگیز کنار بیایند و بنابراین مکانیسم‌های واکنشی یا دفاعی مختلفی از جمله مکانیسم‌های سنجش استرس، سیستم آنتی‌اکسیدانی، مسیرهای سیگنالینگ، بیوسنتز متابولیت‌های ثانویه، و سایر مسیرهای دفاعی که در میان آنها تجمع اسمولیت ها یا osmo-protectants یک پدیده مهم است. اسمولیت‌هایی با ماهیت شیمیایی آلی که به عنوان املاح سازگار نامیده می‌شوند، ترکیبات بسیار محلول و بدون بار خالص در pH فیزیولوژیکی و در غلظت‌های بالاتر برای سلول‌های گیاهی غیرسمی هستند. املاح سازگار در گیاهان شامل ترکیباتی مانند پرولین، گلیسین بتائین، پلی آمین ها، ترهالوز، الیگوساکاریدهای خانواده رافینوز، فروکتان ها، گاما آمینو بوتیریک اسید (GABA) و الکل های قندی هستند که نقش های ساختاری، فیزیولوژیکی، بیوشیمیایی و سیگنالی را در طول رشد و نمو طبیعی گیاه ایفا می کنند. مشکلات کنونی و پایدار تغییرات آب و هوایی و افزایش جمعیت جهان، امنیت غذایی جهانی را به چالش کشیده است. برای تغذیه بیش از 9 میلیارد نفر، جمعیت برآورد شده تا سال 2050، بازده محصولات عمده باید 1.11.3 درصد در سال افزایش یابد که عمدتاً توسط سقف عملکرد محدود می شود. عامل اصلی محدود کننده عملکرد محصول، تغییر شرایط محیطی جهانی است که شامل خشکسالی، شوری و دماهای شدید می شود و مسئول کاهش عملکرد تقریباً در تمام گیاهان زراعی است. این وضعیت ممکن است با کاهش زمین های کشاورزی یا از دست دادن 70 درصد بازده محصول بدتر شود. بنابراین، توسعه واریته‌های متحمل/مقاوم در برابر تنش‌های غیرزیستی برای دانشمندان کشاورزی یک کار چالش برانگیز است. به دلیل صفات پیچیده چند ژنی بیوسنتز املاح سازگار مهندسی با رمزگشایی مکانیسم پشت تحمل غیرزیستی یا تجمع در سلول‌های گیاهی، یک استراتژی بالقوه نوظهور برای کاهش اثرات نامطلوب تنش‌های غیرزیستی و افزایش تولید جهانی محصول است. با این حال، اطلاعات دقیق در مورد املاح سازگار، از جمله سنجش/سیگنال دهی، بیوسنتز، اجزای تنظیمی، مکانیسم های بیوشیمیایی زیربنایی، تداخل با سایر مسیرهای سیگنالینگ، و توسعه تراریخته در یک منبع واحد جمع آوری نشده است. کتاب ما قصد دارد این نیاز برآورده نشده را با بینشی از پیشرفت‌های اخیر در تحقیقات املاح سازگار بر روی گیاهان زراعی مهم کشاورزی پر کند.