Evolution and mechanisms of plant tolerance to flooding stress

ABSTRACT

  In recognition of the 200th anniversary of Charles Darwin’s birth, this short article on flooding stress acknowledges not only Darwin’s great contribution to the concept of evolution but also to the study of plant physiology. In modern biology, Darwin-inspired  reductionist physiology continues to shed light on mechanisms that confer competitive advantage in many varied and challenging  environments, including those where flooding is prevalent. † Scope Mild flooding is experienced by most land plants but as its severity  increases, fewer species are able to grow and survive. At the extreme, a highly exclusive aquatic lifestyle appears to have evolved numerous times over the past 120 million years. Although only 1–2% of angiosperms are aquatics, some of their adaptive characteristics are also seen in those adopting an amphibious lifestyle where flooding is less frequent. Lowland rice, the staple cereal for much of tropical Asia falls into this category. But, even amongst dry-land dwellers, or certain of their sub-populations, modest tolerance to occasional flooding is to be found, for example in wheat. The collection of papers summarized in this article describes advances to the understanding of mechanisms that explain flooding tolerance in aquatic, amphibious and dry-land plants. Work to develop more tolerant crops or manage flood-prone environments more effectively is also included. The experimental approaches range from molecular analyses, through biochemistry and metabolomics to  whole-plant physiology, plant breeding and ecology.

INTRODUCTION

Publication of this Special Issue devoted to plant life under flooding stress happily coincides with the 200th anniversary of the birth of Charles Darwin, the great biologist who, together with Alfred Russel Wallace, first put forward evidence for the now widely accepted theory of  evolution through natural selection. The theory was given its initial public airing at the Linnean Society in London on 1 July, 1857, just over 150 years ago (http://www.linnean.org/index. php?id=380) and was followed approximately one year later by publication of the first edition of On the Origin of Species (Darwin, 1859). Less well recognized are Charles Darwin’s pioneering studies on the workings of plants, which took advantage of the comparative ease with which they can be examined experimentally compared to animals. This move to direct  experimentation reflected Darwin’s strong belief in argument based on primary evidence, the sort of evidence that is best obtained through careful testing and observation in the laboratory.

چکیده

 به رسمیت شناختن 200 سالگرد تولد چارلز داروین، این مقاله کوتاه در مورد استرس سیلاب، نه تنها اهمیت زیادی از داروین را به مفهوم تکامل، بلکه همچنین به مطالعه فیزیولوژی گیاه نیز یادآوری می کند. در زیست شناسی مدرن، فیزیولوژی کوانتومی، الهام گرفته از داروین، همچنان برای نشان دادن مکانیزم هایی که مزیت رقابتی را در بسیاری از محیط های متنوع و چالش برانگیز، از جمله مناطقی که سیل در آن شایع است، به چشم می خورد. † دامنه سیل خفیف با اکثر گیاهان زمین تجربه می شود، اما به دلیل افزایش شدت آن، گونه های کمتر قادر به رشد و زنده ماندن می باشند. در نهایت، به نظر می رسد یک شیوه زندگی آبزی بسیار منحصر به فرد در طول 120 میلیون سال گذشته چندین بار تکامل یافته است. اگر چه فقط 1-2٪ از کوهنوردان آبی هستند، برخی از ویژگی های سازگاری آنها نیز در کسانی که شیوه زندگی دوزیستان را تصویب می کنند، جایی که سیل کمتر است. برنج دلفریب، غلات اصلی برای بسیاری از آسیا گرمسیری به این دسته می آید. اما، حتی در میان ساکنان خشک و یا برخی از زیر جمعیت آنها، تحمل نسبتا ناچیز به سیلاب گاه به گاه، به عنوان مثال در گندم یافت می شود. مجموعه مقالات خلاصه شده در این مقاله، پیشرفت هایی را در درک مکانیزم هایی که تحمل تحمل سیل را در گیاهان آبزی، مریخ و خشک زمین توضیح می دهند، توصیف می کند. کار برای ایجاد محصولات قابل تحمل تر و یا مدیریت محیط های مستعد سیل موثر تر نیز شامل می شود. رویکردهای تجربی از تجزیه و تحلیل مولکولی، از طریق بیوشیمی و متابولومیکس به فیزیولوژی گیاهان کامل، پرورش گیاه و محیط زیست می باشد.

مقدمه

انتشار این موضوع ویژه اختصاص داده شده به زندگی گیاهان تحت استرس سیل با خوشحالی با 200 سالگرد تولد چارلز داروین، زیست شناس بزرگ که همراه با آلفرد راسل والاس، برای اولین بار شواهدی از نظریه تکامل پذیرفته شده امروزه را از طریق طبیعی انتخاب. این تئوری ابتکاری عمومی را در انجمن لیندن در لندن در تاریخ 1 ژوئیه 1857، فقط بیش از 150 سال پیش (http://www.linnean.org/index.php؟id=380) و تقریبا یک سال دنبال کرد بعدا با انتشار اولین نسخه از منشاء گونه ها (داروین، 1859). مطالعات پیشگام چارلز داروین در زمینه کار گیاهان کمتر شناخته شده است، که از سهولت مقایسه ای برخوردار است که می توان آنها را در مقایسه با حیوانات آزمایش کرد. این حرکت به آزمایش مستقیم، اعتقاد قوی داروین را به بحث بر اساس شواهد اولیه، نوع شواهدی که بهترین نتایج را با آزمایش دقیق و مشاهده در آزمایشگاه به دست می آورد، منعکس می شود.

Year: 2009

Publisher : Annals of Botany

By : Michael B. Jackson , Kimiharu Ishizawa and Osamu Ito

File Information: English Language/ 6 Page / size: 382 KB

Download

سال : 1388

ناشر : سالانه گیاه شناسی

کاری از : مایکل ب. جکسون، Kimiharu Ishizawa و Osamu Ito

اطلاعات فایل : زبان انگلیسی / 6 صفحه / حجم : KB 382

لینک دانلود