Published April 9, 2021
| Version v1
Publication
Open
Review of oxidative stress and antioxidative defense mechanisms in Gossypium hirsutum L. in response to extreme abiotic conditions
Creators
- 1. University of Agriculture Faisalabad
- 2. Cotton Research Institute
- 3. United States Department of Agriculture
- 4. Agricultural Research Service
- 5. Bahauddin Zakariya University
Description
Abstract Oxidative stress occurs when crop plants are exposed to extreme abiotic conditions that lead to the excessive production and accumulation of reactive oxygen species (ROS). Those extreme abiotic conditions or stresses include drought, high temperature, heavy metals, salinity, and ultraviolet radiation, and they cause yield and quality losses in crops. ROS are highly reactive species found in nature that can attack plant organelles, metabolites, and molecules by interrupting various metabolic pathways until cell death occurs. Plants have evolved defense mechanisms for the production of antioxidants to detoxify the ROS and to protect the plant against oxidative damage. Modern researches in crop plants revealed that low levels of ROS act as a signal which induces tolerance to environmental extremes by altering the expression of defensive genes. In this review, we summarized the processes involved in ROS production in response to several types of abiotic stress in cotton plants. Furthermore, we discussed the achievements in the understanding and improving oxidative stress tolerance in cotton in recent years. Researches related to plant oxidative stresses have shown excellent potential for the development of stress-tolerant crops.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
يحدث الإجهاد التأكسدي المجرد عندما تتعرض نباتات المحاصيل لظروف غير حيوية شديدة تؤدي إلى الإنتاج المفرط وتراكم أنواع الأكسجين التفاعلية (ROS). وتشمل تلك الظروف أو الضغوط اللاأحيائية الشديدة الجفاف وارتفاع درجة الحرارة والمعادن الثقيلة والملوحة والأشعة فوق البنفسجية، وتسبب خسائر في الغلة والجودة في المحاصيل. ROS هي أنواع شديدة التفاعل موجودة في الطبيعة يمكنها مهاجمة العضيات النباتية والأيضات والجزيئات عن طريق مقاطعة المسارات الأيضية المختلفة حتى يحدث موت الخلية. طورت النباتات آليات دفاعية لإنتاج مضادات الأكسدة لإزالة السموم من ROS وحماية النبات من التلف التأكسدي. كشفت الأبحاث الحديثة في نباتات المحاصيل أن المستويات المنخفضة من ROS تعمل كإشارة تحفز التسامح مع التطرف البيئي عن طريق تغيير التعبير عن الجينات الدفاعية. في هذه المراجعة، قمنا بتلخيص العمليات التي ينطوي عليها إنتاج ROS استجابةً لعدة أنواع من الإجهاد اللاأحيائي في نباتات القطن. علاوة على ذلك، ناقشنا الإنجازات في فهم وتحسين تحمل الإجهاد التأكسدي في القطن في السنوات الأخيرة. أظهرت الأبحاث المتعلقة بالإجهاد التأكسدي للنبات إمكانات ممتازة لتطوير محاصيل تتحمل الإجهاد.Translated Description (French)
Résumé Le stress oxydatif se produit lorsque les plantes cultivées sont exposées à des conditions abiotiques extrêmes qui entraînent une production et une accumulation excessives d'espèces réactives de l'oxygène (ROS). Ces conditions abiotiques extrêmes ou stress comprennent la sécheresse, les températures élevées, les métaux lourds, la salinité et le rayonnement ultraviolet, et elles provoquent des pertes de rendement et de qualité dans les cultures. Les ROS sont des espèces hautement réactives présentes dans la nature qui peuvent attaquer les organites, les métabolites et les molécules des plantes en interrompant diverses voies métaboliques jusqu'à ce que la mort cellulaire se produise. Les plantes ont développé des mécanismes de défense pour la production d'antioxydants afin de détoxifier les ROS et de protéger la plante contre les dommages oxydatifs. Des recherches modernes sur les plantes cultivées ont révélé que de faibles niveaux de ROS agissent comme un signal qui induit une tolérance aux extrêmes environnementaux en modifiant l'expression des gènes défensifs. Dans cette revue, nous avons résumé les processus impliqués dans la production de ROS en réponse à plusieurs types de stress abiotique chez les cotonniers. En outre, nous avons discuté des réalisations dans la compréhension et l'amélioration de la tolérance au stress oxydatif dans le coton au cours des dernières années. Les recherches liées aux stress oxydatifs des plantes ont montré un excellent potentiel pour le développement de cultures tolérantes au stress.Translated Description (Spanish)
El estrés oxidativo ocurre cuando las plantas de cultivo están expuestas a condiciones abióticas extremas que conducen a la producción excesiva y la acumulación de especies reactivas de oxígeno (ROS). Esas condiciones o tensiones abióticas extremas incluyen sequía, altas temperaturas, metales pesados, salinidad y radiación ultravioleta, y causan pérdidas de rendimiento y calidad en los cultivos. Las ROS son especies altamente reactivas que se encuentran en la naturaleza y que pueden atacar los orgánulos, metabolitos y moléculas de las plantas al interrumpir varias vías metabólicas hasta que se produce la muerte celular. Las plantas han desarrollado mecanismos de defensa para la producción de antioxidantes para desintoxicar las ROS y proteger a la planta contra el daño oxidativo. Las investigaciones modernas en plantas de cultivo revelaron que los bajos niveles de ROS actúan como una señal que induce tolerancia a los extremos ambientales al alterar la expresión de genes defensivos. En esta revisión, resumimos los procesos involucrados en la producción de ROS en respuesta a varios tipos de estrés abiótico en plantas de algodón. Además, discutimos los logros en la comprensión y mejora de la tolerancia al estrés oxidativo en el algodón en los últimos años. Las investigaciones relacionadas con el estrés oxidativo de las plantas han demostrado un excelente potencial para el desarrollo de cultivos tolerantes al estrés.Files
s42397-021-00086-4.pdf
Files
(906.8 kB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:8746e8259d16433b399f47548fe60e90
|
906.8 kB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- مراجعة الإجهاد التأكسدي وآليات الدفاع المضادة للأكسدة في Gossypium hirsutum L. استجابة للظروف اللاأحيائية الشديدة
- Translated title (French)
- Examen des mécanismes de stress oxydatif et de défense antioxydante chez Gossypium hirsutum L. en réponse à des conditions abiotiques extrêmes
- Translated title (Spanish)
- Revisión del estrés oxidativo y los mecanismos de defensa antioxidantes en Gossypium hirsutum L. en respuesta a condiciones abióticas extremas
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W3164402206
- DOI
- 10.1186/s42397-021-00086-4
References
- https://openalex.org/W134583150
- https://openalex.org/W1590896585
- https://openalex.org/W1604602425
- https://openalex.org/W1604800344
- https://openalex.org/W1880257641
- https://openalex.org/W1957728787
- https://openalex.org/W1966979325
- https://openalex.org/W1980486533
- https://openalex.org/W1980628402
- https://openalex.org/W1985042034
- https://openalex.org/W1985427756
- https://openalex.org/W1986482895
- https://openalex.org/W1989586757
- https://openalex.org/W1992627792
- https://openalex.org/W1994303639
- https://openalex.org/W1996752449
- https://openalex.org/W1996998695
- https://openalex.org/W1998368253
- https://openalex.org/W2007560021
- https://openalex.org/W2008026695
- https://openalex.org/W2011389007
- https://openalex.org/W2020110364
- https://openalex.org/W2025307757
- https://openalex.org/W2032521982
- https://openalex.org/W2033952734
- https://openalex.org/W2036701474
- https://openalex.org/W2039192205
- https://openalex.org/W2044854974
- https://openalex.org/W2049172893
- https://openalex.org/W2052548829
- https://openalex.org/W2061232840
- https://openalex.org/W2066822596
- https://openalex.org/W2069471046
- https://openalex.org/W2070292119
- https://openalex.org/W2072166804
- https://openalex.org/W2074603697
- https://openalex.org/W2075650505
- https://openalex.org/W2080843596
- https://openalex.org/W2083174135
- https://openalex.org/W2086273363
- https://openalex.org/W2089464689
- https://openalex.org/W2095779053
- https://openalex.org/W2095805834
- https://openalex.org/W2098700453
- https://openalex.org/W2101814492
- https://openalex.org/W2102122767
- https://openalex.org/W2104458054
- https://openalex.org/W2114095544
- https://openalex.org/W2115615796
- https://openalex.org/W2122074467
- https://openalex.org/W2126386203
- https://openalex.org/W2130022370
- https://openalex.org/W2130545717
- https://openalex.org/W2133932473
- https://openalex.org/W2138545174
- https://openalex.org/W2139328007
- https://openalex.org/W2139837746
- https://openalex.org/W2140007100
- https://openalex.org/W2140558139
- https://openalex.org/W2140791476
- https://openalex.org/W2144816469
- https://openalex.org/W2148200851
- https://openalex.org/W2168887131
- https://openalex.org/W2171107673
- https://openalex.org/W2314554064
- https://openalex.org/W2349299805
- https://openalex.org/W2394783226
- https://openalex.org/W2404412539
- https://openalex.org/W2465116894
- https://openalex.org/W2731951690
- https://openalex.org/W2906949511
- https://openalex.org/W2972386353
- https://openalex.org/W2997264435
- https://openalex.org/W3012026638
- https://openalex.org/W3081782524
- https://openalex.org/W4236260217
- https://openalex.org/W4362234548
- https://openalex.org/W936068445