Published June 6, 2023 | Version v1
Publication Open

Plant environmental memory: implications, mechanisms and opportunities for plant scientists and beyond

Creators

  • 1. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas
  • 2. Fundación Ciencias Exactas y Naturales
  • 3. University of Buenos Aires
  • 4. Japan Society for the Promotion of Science
  • 5. Helmholtz Zentrum München
  • 6. University of Glasgow
  • 7. Norwegian University of Science and Technology
  • 8. Philipps University of Marburg

Description

Plants are extremely plastic organisms. They continuously receive and integrate environmental information and adjust their growth and development to favour fitness and survival. When this integration of information affects subsequent life stages or the development of subsequent generations, it can be considered an environmental memory. Thus, plant memory is a relevant mechanism by which plants respond adaptively to different environments. If the cost of maintaining the response is offset by its benefits, it may influence evolutionary trajectories. As such, plant memory has a sophisticated underlying molecular mechanism with multiple components and layers. Nonetheless, when mathematical modelling is combined with knowledge of ecological, physiological, and developmental effects as well as molecular mechanisms as a tool for understanding plant memory, the combined potential becomes unfathomable for the management of plant communities in natural and agricultural ecosystems. In this review, we summarize recent advances in the understanding of plant memory, discuss the ecological requirements for its evolution, outline the multilayered molecular network and mechanisms required for accurate and fail-proof plant responses to variable environments, point out the direct involvement of the plant metabolism and discuss the tremendous potential of various types of models to further our understanding of the plant's environmental memory. Throughout, we emphasize the use of plant memory as a tool to unlock the secrets of the natural world.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

النباتات كائنات بلاستيكية للغاية. فهم يتلقون المعلومات البيئية ويدمجونها باستمرار ويعدلون نموهم وتطورهم لصالح اللياقة البدنية والبقاء على قيد الحياة. عندما يؤثر هذا التكامل للمعلومات على مراحل الحياة اللاحقة أو تطور الأجيال اللاحقة، يمكن اعتباره ذاكرة بيئية. وبالتالي، فإن ذاكرة النبات هي آلية ذات صلة تستجيب من خلالها النباتات بشكل تكيفي للبيئات المختلفة. إذا تم تعويض تكلفة الحفاظ على الاستجابة بفوائدها، فقد تؤثر على المسارات التطورية. على هذا النحو، تحتوي ذاكرة النبات على آلية جزيئية أساسية متطورة ذات مكونات وطبقات متعددة. ومع ذلك، عندما يتم الجمع بين النمذجة الرياضية ومعرفة الآثار البيئية والفسيولوجية والتنموية وكذلك الآليات الجزيئية كأداة لفهم ذاكرة النبات، تصبح الإمكانات المشتركة غير مفهومة لإدارة المجتمعات النباتية في النظم الإيكولوجية الطبيعية والزراعية. في هذه المراجعة، نلخص التطورات الحديثة في فهم ذاكرة النبات، ونناقش المتطلبات البيئية لتطورها، ونحدد الشبكة الجزيئية متعددة الطبقات والآليات المطلوبة لاستجابات النبات الدقيقة والمقاومة للفشل للبيئات المتغيرة، ونشير إلى المشاركة المباشرة لعملية التمثيل الغذائي للنبات ومناقشة الإمكانات الهائلة لأنواع مختلفة من النماذج لتعزيز فهمنا للذاكرة البيئية للنبات. طوال الوقت، نؤكد على استخدام ذاكرة النبات كأداة لكشف أسرار العالم الطبيعي.

Translated Description (French)

Les plantes sont des organismes extrêmement plastiques. Ils reçoivent et intègrent en permanence des informations environnementales et ajustent leur croissance et leur développement pour favoriser la forme physique et la survie. Lorsque cette intégration de l'information affecte les étapes ultérieures de la vie ou le développement des générations suivantes, elle peut être considérée comme une mémoire environnementale. Ainsi, la mémoire végétale est un mécanisme pertinent par lequel les plantes réagissent de manière adaptative à différents environnements. Si le coût du maintien de la réponse est compensé par ses avantages, il peut influencer les trajectoires évolutives. En tant que telle, la mémoire végétale a un mécanisme moléculaire sous-jacent sophistiqué avec de multiples composants et couches. Néanmoins, lorsque la modélisation mathématique est combinée à la connaissance des effets écologiques, physiologiques et de développement ainsi que des mécanismes moléculaires en tant qu'outil de compréhension de la mémoire des plantes, le potentiel combiné devient insondable pour la gestion des communautés végétales dans les écosystèmes naturels et agricoles. Dans cette revue, nous résumons les progrès récents dans la compréhension de la mémoire des plantes, discutons des exigences écologiques de son évolution, décrivons le réseau moléculaire multicouche et les mécanismes requis pour des réponses précises et infaillibles des plantes à des environnements variables, soulignons l'implication directe du métabolisme des plantes et discutons de l'énorme potentiel de divers types de modèles pour approfondir notre compréhension de la mémoire environnementale de la plante. Tout au long, nous mettons l'accent sur l'utilisation de la mémoire végétale comme outil pour percer les secrets du monde naturel.

Translated Description (Spanish)

Las plantas son organismos extremadamente plásticos. Reciben e integran continuamente información ambiental y ajustan su crecimiento y desarrollo para favorecer la condición física y la supervivencia. Cuando esta integración de información afecta etapas de vida posteriores o el desarrollo de generaciones posteriores, puede considerarse una memoria ambiental. Por lo tanto, la memoria de las plantas es un mecanismo relevante por el cual las plantas responden de manera adaptativa a diferentes entornos. Si el coste de mantener la respuesta se compensa con sus beneficios, puede influir en las trayectorias evolutivas. Como tal, la memoria vegetal tiene un mecanismo molecular subyacente sofisticado con múltiples componentes y capas. Sin embargo, cuando la modelización matemática se combina con el conocimiento de los efectos ecológicos, fisiológicos y de desarrollo, así como de los mecanismos moleculares como herramienta para comprender la memoria de las plantas, el potencial combinado se vuelve insondable para la gestión de las comunidades vegetales en los ecosistemas naturales y agrícolas. En esta revisión, resumimos los avances recientes en la comprensión de la memoria de las plantas, discutimos los requisitos ecológicos para su evolución, describimos la red molecular de múltiples capas y los mecanismos necesarios para respuestas precisas y a prueba de fallas de las plantas a entornos variables, señalamos la participación directa del metabolismo de las plantas y discutimos el tremendo potencial de varios tipos de modelos para mejorar nuestra comprensión de la memoria ambiental de la planta. En todo momento, enfatizamos el uso de la memoria de las plantas como una herramienta para descubrir los secretos del mundo natural.

Files

plad032.pdf.pdf

Files (93 Bytes)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:b0d506893d4802090edf1644f5f082cd
93 Bytes
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
الذاكرة البيئية للنبات: الآثار والآليات والفرص لعلماء النبات وما بعده
Translated title (French)
Mémoire environnementale des plantes : implications, mécanismes et opportunités pour les phytologues et au-delà
Translated title (Spanish)
Memoria ambiental de las plantas: implicaciones, mecanismos y oportunidades para los científicos de plantas y más allá

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4380089778
DOI
10.1093/aobpla/plad032

Is supplement to
https://openalex.org/W94193318 (Other)
https://openalex.org/W322176015 (Other)
https://openalex.org/W3019659906 (Other)
https://openalex.org/W2504177570 (Other)
https://openalex.org/W24843447 (Other)
https://openalex.org/W2382084711 (Other)
https://openalex.org/W2357997613 (Other)
https://openalex.org/W2073808674 (Other)
https://openalex.org/W2070818098 (Other)
https://openalex.org/W2028140658 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Argentina

References

  • https://openalex.org/W1527275481
  • https://openalex.org/W1590941742
  • https://openalex.org/W1910059156
  • https://openalex.org/W1960033459
  • https://openalex.org/W1963544933
  • https://openalex.org/W1967428530
  • https://openalex.org/W1978683904
  • https://openalex.org/W1984671422
  • https://openalex.org/W1986920621
  • https://openalex.org/W1995002774
  • https://openalex.org/W1998302726
  • https://openalex.org/W1998373011
  • https://openalex.org/W1998639983
  • https://openalex.org/W1998918762
  • https://openalex.org/W2003623249
  • https://openalex.org/W2004543727
  • https://openalex.org/W2009514731
  • https://openalex.org/W2018249152
  • https://openalex.org/W2026206356
  • https://openalex.org/W2032879466
  • https://openalex.org/W2047983521
  • https://openalex.org/W2086196810
  • https://openalex.org/W2087001560
  • https://openalex.org/W2094032514
  • https://openalex.org/W2096476984
  • https://openalex.org/W2101389794
  • https://openalex.org/W2107162259
  • https://openalex.org/W2110925289
  • https://openalex.org/W2118458682
  • https://openalex.org/W2123430325
  • https://openalex.org/W2124398588
  • https://openalex.org/W2125997788
  • https://openalex.org/W2132204608
  • https://openalex.org/W2132848580
  • https://openalex.org/W2134639632
  • https://openalex.org/W2134779854
  • https://openalex.org/W2137272039
  • https://openalex.org/W2143738686
  • https://openalex.org/W2147465115
  • https://openalex.org/W2148054784
  • https://openalex.org/W2150188554
  • https://openalex.org/W2150571570
  • https://openalex.org/W2152783943
  • https://openalex.org/W2155201036
  • https://openalex.org/W2163003877
  • https://openalex.org/W2168031748
  • https://openalex.org/W2191069891
  • https://openalex.org/W2277905730
  • https://openalex.org/W2300120174
  • https://openalex.org/W2409013835
  • https://openalex.org/W2415322025
  • https://openalex.org/W2420792449
  • https://openalex.org/W2462490406
  • https://openalex.org/W2520236779
  • https://openalex.org/W2543784084
  • https://openalex.org/W2576178908
  • https://openalex.org/W2584675452
  • https://openalex.org/W2599763765
  • https://openalex.org/W2603548269
  • https://openalex.org/W2603821735
  • https://openalex.org/W2608167073
  • https://openalex.org/W2623158491
  • https://openalex.org/W2725802720
  • https://openalex.org/W2748885774
  • https://openalex.org/W2800031930
  • https://openalex.org/W2811083511
  • https://openalex.org/W2883039891
  • https://openalex.org/W2889489537
  • https://openalex.org/W2889654530
  • https://openalex.org/W2893683747
  • https://openalex.org/W2896826128
  • https://openalex.org/W2898392666
  • https://openalex.org/W2902100828
  • https://openalex.org/W2903628075
  • https://openalex.org/W2910729503
  • https://openalex.org/W2912254683
  • https://openalex.org/W2914135723
  • https://openalex.org/W2914202194
  • https://openalex.org/W2914479200
  • https://openalex.org/W2914966019
  • https://openalex.org/W2915755888
  • https://openalex.org/W2922918051
  • https://openalex.org/W2929165397
  • https://openalex.org/W2944650150
  • https://openalex.org/W2956927325
  • https://openalex.org/W2964583472
  • https://openalex.org/W2969701266
  • https://openalex.org/W2973172169
  • https://openalex.org/W2975719522
  • https://openalex.org/W2980289556
  • https://openalex.org/W3003609257
  • https://openalex.org/W3003789037
  • https://openalex.org/W3004378670
  • https://openalex.org/W3005703520
  • https://openalex.org/W3016661890
  • https://openalex.org/W3021361917
  • https://openalex.org/W3023378116
  • https://openalex.org/W3023463052
  • https://openalex.org/W3035048690
  • https://openalex.org/W3040639859
  • https://openalex.org/W3079760979
  • https://openalex.org/W3088540584
  • https://openalex.org/W3089134186
  • https://openalex.org/W3094948797
  • https://openalex.org/W3101772160
  • https://openalex.org/W3122212008
  • https://openalex.org/W3122436679
  • https://openalex.org/W3124985784
  • https://openalex.org/W3128902912
  • https://openalex.org/W3133494767
  • https://openalex.org/W3134315400
  • https://openalex.org/W3135943626
  • https://openalex.org/W3154626741
  • https://openalex.org/W3165040188
  • https://openalex.org/W3165154389
  • https://openalex.org/W3167801395
  • https://openalex.org/W3192533768
  • https://openalex.org/W3197309296
  • https://openalex.org/W3201310012
  • https://openalex.org/W3204292516
  • https://openalex.org/W3207493923
  • https://openalex.org/W3212913189
  • https://openalex.org/W3216687141
  • https://openalex.org/W4200113921
  • https://openalex.org/W4200334134
  • https://openalex.org/W4200604333
  • https://openalex.org/W4205172444
  • https://openalex.org/W4206429964
  • https://openalex.org/W4214910187
  • https://openalex.org/W4220906225
  • https://openalex.org/W4225630775
  • https://openalex.org/W4226369822
  • https://openalex.org/W4247068643
  • https://openalex.org/W4281635441
  • https://openalex.org/W4283258526
  • https://openalex.org/W4285728355
  • https://openalex.org/W4295094852
  • https://openalex.org/W4308748510