How Does Proline Treatment Promote Salt Stress Tolerance During Crop Plant Development?
Creators
- 1. Institut d'écologie et des sciences de l'environnement de Paris
- 2. Université Paris-Est Créteil
- 3. Sorbonne Université
- 4. Institut de Recherche pour le Développement
- 5. Centre National de la Recherche Scientifique
- 6. Université Sultan Moulay Slimane
Description
Soil salinity is one of the major abiotic stresses restricting the use of land for agriculture because it limits the growth and development of most crop plants. Improving productivity under these physiologically stressful conditions is a major scientific challenge because salinity has different effects at different developmental stages in different crops. When supplied exogenously, proline has improved salt stress tolerance in various plant species. Under high-salt conditions, proline application enhances plant growth with increases in seed germination, biomass, photosynthesis, gas exchange, and grain yield. These positive effects are mainly driven by better nutrient acquisition, water uptake, and biological nitrogen fixation. Exogenous proline also alleviates salt stress by improving antioxidant activities and reducing Na+ and Cl- uptake and translocation while enhancing K+ assimilation by plants. However, which of these mechanisms operate at any one time varies according to the proline concentration, how it is applied, the plant species, and the specific stress conditions as well as the developmental stage. To position salt stress tolerance studies in the context of a crop plant growing in the field, here we discuss the beneficial effects of exogenous proline on plants exposed to salt stress through well-known and more recently described examples in more than twenty crop species in order to appreciate both the diversity and commonality of the responses. Proposed mechanisms by which exogenous proline mitigates the detrimental effects of salt stress during crop plant growth are thus highlighted and critically assessed.
Translated Descriptions
Translated Description (Arabic)
ملوحة التربة هي واحدة من الضغوط اللاأحيائية الرئيسية التي تقيد استخدام الأراضي للزراعة لأنها تحد من نمو وتطور معظم نباتات المحاصيل. يمثل تحسين الإنتاجية في ظل هذه الظروف المجهدة من الناحية الفسيولوجية تحديًا علميًا كبيرًا لأن الملوحة لها تأثيرات مختلفة في مراحل النمو المختلفة في المحاصيل المختلفة. عندما يتم توفير البرولين بشكل خارجي، فقد أدى إلى تحسين تحمل إجهاد الملح في مختلف أنواع النباتات. في ظل الظروف عالية الملح، يعزز تطبيق البرولين نمو النبات مع زيادة إنبات البذور والكتلة الحيوية والتمثيل الضوئي وتبادل الغاز وإنتاج الحبوب. هذه التأثيرات الإيجابية مدفوعة بشكل أساسي باكتساب أفضل للمغذيات وامتصاص الماء والتثبيت البيولوجي للنيتروجين. كما يخفف البرولين الخارجي من إجهاد الملح من خلال تحسين الأنشطة المضادة للأكسدة وتقليل امتصاص الصوديوم والكلوريد ونقله مع تعزيز امتصاص النبات للكلوريد. ومع ذلك، تختلف أي من هذه الآليات تعمل في أي وقت وفقًا لتركيز البرولين، وكيفية تطبيقه، والأنواع النباتية، وظروف الإجهاد المحددة بالإضافة إلى مرحلة النمو. لوضع دراسات تحمل الإجهاد الملحي في سياق نبات محصول ينمو في الحقل، نناقش هنا الآثار المفيدة للبرولين الخارجي على النباتات المعرضة للإجهاد الملحي من خلال أمثلة معروفة وموصوفة مؤخرًا في أكثر من عشرين نوعًا من المحاصيل من أجل تقدير كل من التنوع والقواسم المشتركة للاستجابات. وبالتالي يتم تسليط الضوء على الآليات المقترحة التي يخفف بها البرولين الخارجي من الآثار الضارة لإجهاد الملح أثناء نمو نباتات المحاصيل وتقييمها بشكل نقدي.Translated Description (French)
La salinité du sol est l'un des principaux stress abiotiques limitant l'utilisation des terres pour l'agriculture, car elle limite la croissance et le développement de la plupart des plantes cultivées. L'amélioration de la productivité dans ces conditions physiologiquement stressantes est un défi scientifique majeur car la salinité a des effets différents à différents stades de développement dans différentes cultures. Lorsqu'elle est fournie de manière exogène, la proline a amélioré la tolérance au stress salin chez diverses espèces végétales. Dans des conditions riches en sel, l'application de proline améliore la croissance des plantes avec une augmentation de la germination des graines, de la biomasse, de la photosynthèse, de l'échange gazeux et du rendement en grains. Ces effets positifs sont principalement dus à une meilleure acquisition des nutriments, à l'absorption d'eau et à la fixation biologique de l'azote. La proline exogène atténue également le stress salin en améliorant les activités antioxydantes et en réduisant l'absorption et la translocation du Na+ et du Cl- tout en améliorant l'assimilation du K+ par les plantes. Cependant, lequel de ces mécanismes fonctionne à un moment donné varie en fonction de la concentration de proline, de la façon dont elle est appliquée, des espèces végétales et des conditions de stress spécifiques ainsi que du stade de développement. Pour positionner les études de tolérance au stress salin dans le contexte d'une plante cultivée en plein champ, nous discutons ici des effets bénéfiques de la proline exogène sur les plantes exposées au stress salin à travers des exemples bien connus et plus récemment décrits chez plus de vingt espèces cultivées afin d'apprécier à la fois la diversité et le caractère commun des réponses. Les mécanismes proposés par lesquels la proline exogène atténue les effets néfastes du stress salin pendant la croissance des plantes cultivées sont ainsi mis en évidence et évalués de manière critique.Translated Description (Spanish)
La salinidad del suelo es una de las principales tensiones abióticas que restringen el uso de la tierra para la agricultura porque limita el crecimiento y el desarrollo de la mayoría de las plantas de cultivo. Mejorar la productividad en estas condiciones fisiológicamente estresantes es un gran desafío científico porque la salinidad tiene diferentes efectos en diferentes etapas de desarrollo en diferentes cultivos. Cuando se suministra de forma exógena, la prolina ha mejorado la tolerancia al estrés salino en varias especies de plantas. En condiciones de alto contenido de sal, la aplicación de prolina mejora el crecimiento de las plantas con aumentos en la germinación de las semillas, la biomasa, la fotosíntesis, el intercambio de gases y el rendimiento de granos. Estos efectos positivos se deben principalmente a una mejor adquisición de nutrientes, absorción de agua y fijación biológica de nitrógeno. La prolina exógena también alivia el estrés salino al mejorar las actividades antioxidantes y reducir la absorción y translocación de Na+ y Cl- al tiempo que mejora la asimilación de K+ por las plantas. Sin embargo, cuál de estos mecanismos opera en un momento dado varía según la concentración de prolina, cómo se aplica, las especies de plantas y las condiciones específicas de estrés, así como la etapa de desarrollo. Para posicionar los estudios de tolerancia al estrés salino en el contexto de una planta de cultivo que crece en el campo, aquí discutimos los efectos beneficiosos de la prolina exógena en plantas expuestas al estrés salino a través de ejemplos bien conocidos y descritos más recientemente en más de veinte especies de cultivos para apreciar tanto la diversidad como la similitud de las respuestas. Por lo tanto, se destacan y evalúan críticamente los mecanismos propuestos por los cuales la prolina exógena mitiga los efectos perjudiciales del estrés salino durante el crecimiento de las plantas de cultivo.Files
pdf.pdf
Files
(2.1 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:c0318f1dda3e18ba59727e73d83f489d
|
2.1 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- كيف يعزز علاج البرولين تحمل إجهاد الملح أثناء تنمية المحاصيل النباتية ؟
- Translated title (French)
- Comment le traitement à la proline favorise-t-il la tolérance au stress salin pendant le développement des plantes cultivées ?
- Translated title (Spanish)
- ¿Cómo promueve el tratamiento con prolina la tolerancia al estrés salino durante el desarrollo de la planta de cultivo?
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W3043851678
- DOI
- 10.3389/fpls.2020.01127
References
- https://openalex.org/W1109342874
- https://openalex.org/W1125241056
- https://openalex.org/W1543649985
- https://openalex.org/W1711901314
- https://openalex.org/W1955335359
- https://openalex.org/W1964142551
- https://openalex.org/W1966779161
- https://openalex.org/W1967444577
- https://openalex.org/W1967583670
- https://openalex.org/W1974148261
- https://openalex.org/W1977048068
- https://openalex.org/W1977549758
- https://openalex.org/W1984094759
- https://openalex.org/W1984532590
- https://openalex.org/W1985474703
- https://openalex.org/W1990644220
- https://openalex.org/W1991791579
- https://openalex.org/W1994135626
- https://openalex.org/W1995360494
- https://openalex.org/W1999046035
- https://openalex.org/W2001899531
- https://openalex.org/W2004286108
- https://openalex.org/W2004650206
- https://openalex.org/W2005397966
- https://openalex.org/W2005787234
- https://openalex.org/W2008046437
- https://openalex.org/W2008951912
- https://openalex.org/W2009696092
- https://openalex.org/W2010640259
- https://openalex.org/W2010941730
- https://openalex.org/W2011318704
- https://openalex.org/W2014444034
- https://openalex.org/W2018503321
- https://openalex.org/W2020239374
- https://openalex.org/W2031028724
- https://openalex.org/W2039702968
- https://openalex.org/W2043007290
- https://openalex.org/W2045502634
- https://openalex.org/W2047571950
- https://openalex.org/W2047629055
- https://openalex.org/W2049144472
- https://openalex.org/W2050440638
- https://openalex.org/W2053427298
- https://openalex.org/W2054348312
- https://openalex.org/W2056636525
- https://openalex.org/W2057433097
- https://openalex.org/W2062309417
- https://openalex.org/W2078008485
- https://openalex.org/W2078089872
- https://openalex.org/W2083964067
- https://openalex.org/W2091548226
- https://openalex.org/W2100760318
- https://openalex.org/W2102388801
- https://openalex.org/W2113563451
- https://openalex.org/W2115551026
- https://openalex.org/W2116352973
- https://openalex.org/W2126787776
- https://openalex.org/W2127885603
- https://openalex.org/W2128571216
- https://openalex.org/W2128830958
- https://openalex.org/W2129491295
- https://openalex.org/W2129503531
- https://openalex.org/W2134685673
- https://openalex.org/W2134797397
- https://openalex.org/W2135572188
- https://openalex.org/W2139780027
- https://openalex.org/W2140007100
- https://openalex.org/W2140039770
- https://openalex.org/W2141701933
- https://openalex.org/W2142400124
- https://openalex.org/W2144231457
- https://openalex.org/W2144313523
- https://openalex.org/W2147804965
- https://openalex.org/W2148424818
- https://openalex.org/W2148717014
- https://openalex.org/W2160903893
- https://openalex.org/W2162501026
- https://openalex.org/W2163056952
- https://openalex.org/W2163620085
- https://openalex.org/W2166196018
- https://openalex.org/W2312548347
- https://openalex.org/W2316814978
- https://openalex.org/W2318661668
- https://openalex.org/W2325656466
- https://openalex.org/W2326642018
- https://openalex.org/W2330388944
- https://openalex.org/W2330461186
- https://openalex.org/W2407650890
- https://openalex.org/W2484302705
- https://openalex.org/W2508111331
- https://openalex.org/W2514430610
- https://openalex.org/W2565077161
- https://openalex.org/W2606790313
- https://openalex.org/W2609080078
- https://openalex.org/W2626043010
- https://openalex.org/W2768090297
- https://openalex.org/W2770837161
- https://openalex.org/W2783704814
- https://openalex.org/W2792760766
- https://openalex.org/W2806540164
- https://openalex.org/W2893750808
- https://openalex.org/W2895296763
- https://openalex.org/W2908647353
- https://openalex.org/W2912254031
- https://openalex.org/W2916101111
- https://openalex.org/W2925206005
- https://openalex.org/W2962697875
- https://openalex.org/W2966200268
- https://openalex.org/W2995878106
- https://openalex.org/W3010798294
- https://openalex.org/W4245412973
- https://openalex.org/W605855689