Published December 24, 2021 | Version v1
Publication Open

Genetic and Molecular Mechanisms Conferring Heat Stress Tolerance in Tomato Plants

  • 1. University of Tsukuba
  • 2. World Vegetable Center
  • 3. Japan International Research Center for Agricultural Sciences
  • 4. Vietnam National University of Agriculture

Description

Climate change is a major threat to global food security. Changes in climate can directly impact food systems by reducing the production and genetic diversity of crops and their wild relatives, thereby restricting future options for breeding improved varieties and reducing the ability to adapt crops to future challenges. The global surface temperature is predicted to rise by an average of 0.3°C during the next decade, and the Paris Agreement (Paris Climate Accords) aims to limit global warming to below an average of 2°C, preferably to 1.5°C compared to pre-industrial levels. Even if the goal of the Paris Agreement can be met, the predicted rise in temperatures will increase the likelihood of extreme weather events, including heatwaves, making heat stress (HS) a major global abiotic stress factor for many crops. HS can have adverse effects on plant morphology, physiology, and biochemistry during all stages of vegetative and reproductive development. In fruiting vegetables, even moderate HS reduces fruit set and yields, and high temperatures may result in poor fruit quality. In this review, we emphasize the effects of abiotic stress, especially at high temperatures, on crop plants, such as tomatoes, touching upon key processes determining plant growth and yield. Specifically, we investigated the molecular mechanisms involved in HS tolerance and the challenges of developing heat-tolerant tomato varieties. Finally, we discuss a strategy for effectively improving the heat tolerance of vegetable crops.

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

Translated Description (Arabic)

يشكل تغير المناخ تهديدًا كبيرًا للأمن الغذائي العالمي. يمكن أن تؤثر التغيرات في المناخ بشكل مباشر على النظم الغذائية من خلال الحد من الإنتاج والتنوع الجيني للمحاصيل وأقاربها البرية، وبالتالي تقييد الخيارات المستقبلية لتربية الأصناف المحسنة وتقليل القدرة على تكييف المحاصيل مع التحديات المستقبلية. من المتوقع أن ترتفع درجة حرارة السطح العالمية بمعدل 0.3 درجة مئوية خلال العقد المقبل، وتهدف اتفاقية باريس (اتفاقيات باريس للمناخ) إلى الحد من الاحترار العالمي إلى أقل من متوسط درجتين مئويتين، ويفضل أن تكون 1.5 درجة مئوية مقارنة بمستويات ما قبل الصناعة. حتى إذا كان من الممكن تحقيق هدف اتفاقية باريس، فإن الارتفاع المتوقع في درجات الحرارة سيزيد من احتمال حدوث أحداث الطقس القاسية، بما في ذلك موجات الحر، مما يجعل الإجهاد الحراري (HS) عامل إجهاد لا أحيائي عالمي رئيسي للعديد من المحاصيل. يمكن أن يكون لـ HS آثار ضارة على مورفولوجيا النبات وعلم وظائف الأعضاء والكيمياء الحيوية خلال جميع مراحل النمو الخضري والإنجابي. في الخضروات المثمرة، حتى HS المعتدل يقلل من مجموعة الفاكهة والمحاصيل، وقد تؤدي درجات الحرارة المرتفعة إلى رداءة جودة الفاكهة. في هذه المراجعة، نؤكد على آثار الإجهاد اللاأحيائي، خاصة في درجات الحرارة المرتفعة، على نباتات المحاصيل، مثل الطماطم، التي تتطرق إلى العمليات الرئيسية التي تحدد نمو النبات وإنتاجيته. على وجه التحديد، بحثنا في الآليات الجزيئية المشاركة في تحمل HS وتحديات تطوير أصناف الطماطم المقاومة للحرارة. أخيرًا، نناقش استراتيجية لتحسين تحمل محاصيل الخضروات للحرارة بشكل فعال.

Translated Description (French)

Le changement climatique est une menace majeure pour la sécurité alimentaire mondiale. Les changements climatiques peuvent avoir un impact direct sur les systèmes alimentaires en réduisant la production et la diversité génétique des cultures et de leurs parents sauvages, limitant ainsi les options futures pour la sélection de variétés améliorées et réduisant la capacité d'adapter les cultures aux défis futurs. La température de surface mondiale devrait augmenter en moyenne de 0,3 ° C au cours de la prochaine décennie, et l'Accord de Paris (Accords de Paris sur le climat) vise à limiter le réchauffement climatique en dessous d'une moyenne de 2 ° C, de préférence à 1,5 ° C par rapport aux niveaux préindustriels. Même si l'objectif de l'Accord de Paris peut être atteint, la hausse prévue des températures augmentera la probabilité d'événements météorologiques extrêmes, y compris les vagues de chaleur, faisant du stress thermique (HS) un facteur de stress abiotique mondial majeur pour de nombreuses cultures. L'HS peut avoir des effets néfastes sur la morphologie, la physiologie et la biochimie des plantes à tous les stades du développement végétatif et reproductif. Dans les légumes fructifères, même une HS modérée réduit la prise des fruits et les rendements, et des températures élevées peuvent entraîner une mauvaise qualité des fruits. Dans cette revue, nous mettons l'accent sur les effets du stress abiotique, en particulier à des températures élevées, sur les plantes cultivées, telles que les tomates, en ce qui concerne les processus clés déterminant la croissance et le rendement des plantes. Plus précisément, nous avons étudié les mécanismes moléculaires impliqués dans la tolérance au SH et les défis du développement de variétés de tomates tolérantes à la chaleur. Enfin, nous discutons d'une stratégie pour améliorer efficacement la tolérance à la chaleur des cultures maraîchères.

Translated Description (Spanish)

El cambio climático es una gran amenaza para la seguridad alimentaria mundial. Los cambios en el clima pueden afectar directamente a los sistemas alimentarios al reducir la producción y la diversidad genética de los cultivos y sus parientes silvestres, restringiendo así las opciones futuras para obtener variedades mejoradas y reduciendo la capacidad de adaptar los cultivos a los desafíos futuros. Se prevé que la temperatura global de la superficie aumente una media de 0,3 °C durante la próxima década, y el Acuerdo de París (Acuerdos Climáticos de París) tiene como objetivo limitar el calentamiento global por debajo de una media de 2 °C, preferiblemente a 1,5 °C en comparación con los niveles preindustriales. Incluso si se puede cumplir el objetivo del Acuerdo de París, el aumento previsto de las temperaturas aumentará la probabilidad de eventos climáticos extremos, incluidas las olas de calor, lo que hará que el estrés por calor (SA) sea un importante factor de estrés abiótico global para muchos cultivos. La HS puede tener efectos adversos en la morfología, fisiología y bioquímica de las plantas durante todas las etapas del desarrollo vegetativo y reproductivo. En las hortalizas de fruto, incluso el HS moderado reduce el cuajado y los rendimientos de la fruta, y las altas temperaturas pueden resultar en una mala calidad de la fruta. En esta revisión, enfatizamos los efectos del estrés abiótico, especialmente a altas temperaturas, en las plantas de cultivo, como los tomates, tocando los procesos clave que determinan el crecimiento y el rendimiento de las plantas. Específicamente, investigamos los mecanismos moleculares involucrados en la tolerancia al HS y los desafíos de desarrollar variedades de tomate tolerantes al calor. Finalmente, discutimos una estrategia para mejorar efectivamente la tolerancia al calor de los cultivos de hortalizas.

Files

pdf.pdf

Files (1.2 MB)

⚠️ 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:d73f9289bea6302f564ff5d8ca9acd69
1.2 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
الآليات الوراثية والجزيئية التي تمنح التسامح مع الإجهاد الحراري في نباتات الطماطم
Translated title (French)
Mécanismes génétiques et moléculaires conférant une tolérance au stress thermique aux plants de tomates
Translated title (Spanish)
Mecanismos genéticos y moleculares que confieren tolerancia al estrés térmico en las plantas de tomate

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4200355455
DOI
10.3389/fpls.2021.786688

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Vietnam

References

  • https://openalex.org/W1534683075
  • https://openalex.org/W1569844913
  • https://openalex.org/W1635829456
  • https://openalex.org/W1746163278
  • https://openalex.org/W1789276584
  • https://openalex.org/W1902159330
  • https://openalex.org/W1941634103
  • https://openalex.org/W1944921307
  • https://openalex.org/W1950079709
  • https://openalex.org/W1964272034
  • https://openalex.org/W1966494784
  • https://openalex.org/W1967215284
  • https://openalex.org/W1967638392
  • https://openalex.org/W1968465602
  • https://openalex.org/W1969396288
  • https://openalex.org/W1970082617
  • https://openalex.org/W1972866676
  • https://openalex.org/W1974203930
  • https://openalex.org/W1979830850
  • https://openalex.org/W1980245672
  • https://openalex.org/W1981876503
  • https://openalex.org/W1983232279
  • https://openalex.org/W1991770333
  • https://openalex.org/W1993111564
  • https://openalex.org/W1995800711
  • https://openalex.org/W1998714912
  • https://openalex.org/W2000957377
  • https://openalex.org/W2001317436
  • https://openalex.org/W2003216096
  • https://openalex.org/W2003654680
  • https://openalex.org/W2004548049
  • https://openalex.org/W2006325102
  • https://openalex.org/W2011664975
  • https://openalex.org/W2013874546
  • https://openalex.org/W2015100373
  • https://openalex.org/W2018391871
  • https://openalex.org/W2020557947
  • https://openalex.org/W2021070157
  • https://openalex.org/W2023372567
  • https://openalex.org/W2025178395
  • https://openalex.org/W2032933208
  • https://openalex.org/W2035412505
  • https://openalex.org/W2035556759
  • https://openalex.org/W2041338871
  • https://openalex.org/W2041605486
  • https://openalex.org/W2042830321
  • https://openalex.org/W2044810761
  • https://openalex.org/W2045258647
  • https://openalex.org/W2049144998
  • https://openalex.org/W2058146493
  • https://openalex.org/W2063001237
  • https://openalex.org/W2067691543
  • https://openalex.org/W2068581552
  • https://openalex.org/W2071622874
  • https://openalex.org/W2077351763
  • https://openalex.org/W2077566719
  • https://openalex.org/W2079850737
  • https://openalex.org/W2081977049
  • https://openalex.org/W2082373229
  • https://openalex.org/W2082658784
  • https://openalex.org/W2083483766
  • https://openalex.org/W2084665990
  • https://openalex.org/W2086032728
  • https://openalex.org/W2086282139
  • https://openalex.org/W2093095455
  • https://openalex.org/W2096253680
  • https://openalex.org/W2096729865
  • https://openalex.org/W2096809505
  • https://openalex.org/W2101411408
  • https://openalex.org/W2101491249
  • https://openalex.org/W2101707536
  • https://openalex.org/W2101815829
  • https://openalex.org/W2102006623
  • https://openalex.org/W2104812371
  • https://openalex.org/W2108144225
  • https://openalex.org/W2108823783
  • https://openalex.org/W2109775100
  • https://openalex.org/W2109818458
  • https://openalex.org/W2114587202
  • https://openalex.org/W2115921954
  • https://openalex.org/W2122271572
  • https://openalex.org/W2122659041
  • https://openalex.org/W2122874877
  • https://openalex.org/W2123041930
  • https://openalex.org/W2124935975
  • https://openalex.org/W2126344259
  • https://openalex.org/W2127697129
  • https://openalex.org/W2128211003
  • https://openalex.org/W2128440579
  • https://openalex.org/W2130026674
  • https://openalex.org/W2135679414
  • https://openalex.org/W2135936592
  • https://openalex.org/W2138662357
  • https://openalex.org/W2140337457
  • https://openalex.org/W2140411722
  • https://openalex.org/W2144950892
  • https://openalex.org/W2147410675
  • https://openalex.org/W2148710632
  • https://openalex.org/W2152877946
  • https://openalex.org/W2154100516
  • https://openalex.org/W2155200211
  • https://openalex.org/W2156923490
  • https://openalex.org/W2158473972
  • https://openalex.org/W2158797945
  • https://openalex.org/W2159022037
  • https://openalex.org/W2159497041
  • https://openalex.org/W2160030559
  • https://openalex.org/W2162365060
  • https://openalex.org/W2163011877
  • https://openalex.org/W2165150315
  • https://openalex.org/W2167275664
  • https://openalex.org/W2167298549
  • https://openalex.org/W2168302225
  • https://openalex.org/W2171907664
  • https://openalex.org/W2212365374
  • https://openalex.org/W2265169203
  • https://openalex.org/W2282234035
  • https://openalex.org/W2285317814
  • https://openalex.org/W2292713253
  • https://openalex.org/W2292814230
  • https://openalex.org/W2336845113
  • https://openalex.org/W2343220176
  • https://openalex.org/W2396958663
  • https://openalex.org/W2520452319
  • https://openalex.org/W2521298391
  • https://openalex.org/W2527891094
  • https://openalex.org/W2553417768
  • https://openalex.org/W2560545998
  • https://openalex.org/W2581602429
  • https://openalex.org/W2591834191
  • https://openalex.org/W2603755466
  • https://openalex.org/W2623355054
  • https://openalex.org/W2662563668
  • https://openalex.org/W2725488375
  • https://openalex.org/W2738219005
  • https://openalex.org/W2756471683
  • https://openalex.org/W2766529021
  • https://openalex.org/W2782551069
  • https://openalex.org/W2792658005
  • https://openalex.org/W2794093612
  • https://openalex.org/W2806166617
  • https://openalex.org/W2887795081
  • https://openalex.org/W2891509578
  • https://openalex.org/W2897326689
  • https://openalex.org/W2898012304
  • https://openalex.org/W2906969178
  • https://openalex.org/W2912738779
  • https://openalex.org/W2921887056
  • https://openalex.org/W2963131286
  • https://openalex.org/W2968838576
  • https://openalex.org/W2984612411
  • https://openalex.org/W2990718515
  • https://openalex.org/W3001404149
  • https://openalex.org/W3010740538
  • https://openalex.org/W3011487513
  • https://openalex.org/W3011700133
  • https://openalex.org/W3035319939
  • https://openalex.org/W3081720357
  • https://openalex.org/W3082986813
  • https://openalex.org/W3083250594
  • https://openalex.org/W3086123008
  • https://openalex.org/W3087525227
  • https://openalex.org/W3095669838
  • https://openalex.org/W3120460084
  • https://openalex.org/W3128234254
  • https://openalex.org/W3147045930
  • https://openalex.org/W3154704293
  • https://openalex.org/W3165772617
  • https://openalex.org/W3174121185
  • https://openalex.org/W3177273841
  • https://openalex.org/W3191545951
  • https://openalex.org/W4236716553