Published July 11, 2018
| Version v1
Publication
Open
Metabolomics and Transcriptomics in Legumes Under Phosphate Deficiency in Relation to Nitrogen Fixation by Root Nodules
Creators
- 1. Aswan University
- 2. Tottori University
- 3. Agricultural Research Center
- 4. King Saud University
- 5. University of Otago
- 6. Duy Tan University
- 7. RIKEN Center for Sustainable Resource Science
Description
Phosphate (Pi) deficiency is a critical environmental constraint that affects the growth and development of several legume crops that are usually cultivated in semi-arid regions and marginal areas. Pi deficiency is known to be a significant limitation for symbiotic nitrogen (N2) fixation (SNF), and variability in SNF is strongly interlinked with the concentrations of Pi in the nodules. To deal with Pi deficiency, plants trigger various adaptive responses, including the induction and secretion of acid phosphatases, maintenance of Pi homeostasis in nodules and other organs, and improvement of oxygen (O2) consumption per unit of nodule mass. These molecular and physiological responses can be observed in terms of changes in growth, photosynthesis and respiration. In this mini review, we provide a brief introduction to the problem of Pi deficiency in legume crops. We then summarize the current understanding of how Pi deficiency is regulated in legumes by changes in the transcriptomes and metabolomes found in different plant organs. Finally, we will provide perspectives on future directions for research in this field.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
نقص الفوسفات (Pi) هو عائق بيئي حاسم يؤثر على نمو وتطور العديد من محاصيل البقوليات التي تزرع عادة في المناطق شبه القاحلة والمناطق الهامشية. من المعروف أن نقص Pi يمثل قيدًا كبيرًا لتثبيت النيتروجين التكافلي (N2) (SNF)، ويرتبط التباين في SNF ارتباطًا وثيقًا بتركيزات Pi في العقيدات. للتعامل مع نقص Pi، تحفز النباتات استجابات تكيفية مختلفة، بما في ذلك حث وإفراز الفوسفاتاز الحمضي، والحفاظ على توازن Pi في العقيدات والأعضاء الأخرى، وتحسين استهلاك الأكسجين (O2) لكل وحدة من كتلة العقيدات. يمكن ملاحظة هذه الاستجابات الجزيئية والفسيولوجية من حيث التغيرات في النمو والتمثيل الضوئي والتنفس. في هذه المراجعة المصغرة، نقدم مقدمة موجزة لمشكلة نقص باي في محاصيل البقوليات. ثم نلخص الفهم الحالي لكيفية تنظيم نقص باي في البقوليات من خلال التغييرات في النسخ والأيضات الموجودة في الأعضاء النباتية المختلفة. أخيرًا، سنقدم وجهات نظر حول الاتجاهات المستقبلية للبحث في هذا المجال.Translated Description (French)
La carence en phosphate (Pi) est une contrainte environnementale critique qui affecte la croissance et le développement de plusieurs cultures de légumineuses qui sont généralement cultivées dans des régions semi-arides et des zones marginales. La carence en Pi est connue pour être une limitation significative de la fixation symbiotique de l'azote (N2) (SNF), et la variabilité de la SNF est fortement liée aux concentrations de Pi dans les nodules. Pour faire face à la carence en Pi, les plantes déclenchent diverses réponses adaptatives, notamment l'induction et la sécrétion de phosphatases acides, le maintien de l'homéostasie du Pi dans les nodules et d'autres organes, et l'amélioration de la consommation d'oxygène (O2) par unité de masse nodulaire. Ces réponses moléculaires et physiologiques peuvent être observées en termes de changements dans la croissance, la photosynthèse et la respiration. Dans cette mini revue, nous fournissons une brève introduction au problème de la carence en Pi dans les cultures de légumineuses. Nous résumons ensuite la compréhension actuelle de la façon dont la carence en Pi est régulée dans les légumineuses par des changements dans les transcriptomes et les métabolomes trouvés dans différents organes végétaux. Enfin, nous fournirons des perspectives sur les orientations futures de la recherche dans ce domaine.Translated Description (Spanish)
La deficiencia de fosfato (Pi) es una restricción ambiental crítica que afecta el crecimiento y desarrollo de varios cultivos de leguminosas que generalmente se cultivan en regiones semiáridas y áreas marginales. Se sabe que la deficiencia de Pi es una limitación significativa para la fijación simbiótica de nitrógeno (N2) (SNF), y la variabilidad en SNF está fuertemente interrelacionada con las concentraciones de Pi en los nódulos. Para hacer frente a la deficiencia de Pi, las plantas desencadenan diversas respuestas adaptativas, incluida la inducción y secreción de fosfatasas ácidas, el mantenimiento de la homeostasis de Pi en los nódulos y otros órganos, y la mejora del consumo de oxígeno (O2) por unidad de masa de nódulos. Estas respuestas moleculares y fisiológicas se pueden observar en términos de cambios en el crecimiento, la fotosíntesis y la respiración. En esta mini revisión, proporcionamos una breve introducción al problema de la deficiencia de Pi en los cultivos de leguminosas. A continuación, resumimos la comprensión actual de cómo la deficiencia de Pi está regulada en las legumbres por los cambios en los transcriptomas y metabolomas que se encuentran en diferentes órganos de las plantas. Finalmente, proporcionaremos perspectivas sobre futuras direcciones para la investigación en este campo.Files
pdf.pdf
Files
(1.4 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:fcac62eddfc609b8cd474555616fec21
|
1.4 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- الأيض والنسخ في البقوليات تحت نقص الفوسفات فيما يتعلق بتثبيت النيتروجين بواسطة عقيدات الجذر
- Translated title (French)
- Métabolomique et transcriptomique dans les légumineuses déficientes en phosphate par rapport à la fixation de l'azote par les nodules racinaires
- Translated title (Spanish)
- Metabolómica y transcriptómica en leguminosas con deficiencia de fosfato en relación con la fijación de nitrógeno por nódulos radiculares
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W2875964611
- DOI
- 10.3389/fpls.2018.00922
References
- https://openalex.org/W1594833373
- https://openalex.org/W1628129921
- https://openalex.org/W1757853913
- https://openalex.org/W1933374363
- https://openalex.org/W1981687340
- https://openalex.org/W1987369873
- https://openalex.org/W1987954576
- https://openalex.org/W1993511737
- https://openalex.org/W2004833582
- https://openalex.org/W2012260721
- https://openalex.org/W2019238502
- https://openalex.org/W2060375309
- https://openalex.org/W2073110631
- https://openalex.org/W2088813866
- https://openalex.org/W2089622804
- https://openalex.org/W2103078894
- https://openalex.org/W2109764708
- https://openalex.org/W2118335889
- https://openalex.org/W2128034264
- https://openalex.org/W2141753122
- https://openalex.org/W2157743364
- https://openalex.org/W2158752909
- https://openalex.org/W2167244373
- https://openalex.org/W2336278914
- https://openalex.org/W2346652794
- https://openalex.org/W2485276927
- https://openalex.org/W2541733719
- https://openalex.org/W2559894431
- https://openalex.org/W2606729459
- https://openalex.org/W2610879811
- https://openalex.org/W2613016577
- https://openalex.org/W2614691025
- https://openalex.org/W2620333917
- https://openalex.org/W2627027004
- https://openalex.org/W2725534024
- https://openalex.org/W2732932929
- https://openalex.org/W2744370150
- https://openalex.org/W2758674490
- https://openalex.org/W2777256454
- https://openalex.org/W2781829176
- https://openalex.org/W2790220528
- https://openalex.org/W778302498