Published January 1, 2016 | Version v1
Publication Open

Omics Approaches for the Engineering of Pathogen Resistant Plants

  • 1. Centro de Estudios Fotosintéticos y Bioquímicos
  • 2. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas
  • 3. National University of Rosario

Description

The attack of different pathogens, such as bacteria, fungi and viruses has a negative impact on crop production. In counter such attacks, plants have developed different strategies involving the modification of gene expression, activation of several metabolic pathways and post-translational modification of proteins, which culminate into the accumulation of primary and secondary metabolites implicated in plant defense responses. The recent advancement in omics techniques allows the increase coverage of plants transcriptomes, proteomes and metabolomes during pathogen attack, and the modulation of the response after the infection. Omics techniques also allow us to learn more about the biological cycle of the pathogens in addition to the identification of novel virulence factors in pathogens and their host targets. Both approaches become important to decipher the mechanism underlying pathogen attacks and to develop strategies for improving disease-resistant plants. In this review, we summarize some of the contribution of genomics, transcriptomics, proteomics, metabolomics and metallomics in devising the strategies to obtain plants with increased resistance to pathogens. These approaches constitute important research tools in the development of new technologies for the protection against diseases and increase plant production.

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

Translated Description (Arabic)

إن هجوم مسببات الأمراض المختلفة، مثل البكتيريا والفطريات والفيروسات له تأثير سلبي على إنتاج المحاصيل. في مواجهة مثل هذه الهجمات، طورت النباتات استراتيجيات مختلفة تنطوي على تعديل التعبير الجيني، وتفعيل العديد من المسارات الأيضية وتعديل ما بعد الترجمة للبروتينات، والتي تبلغ ذروتها في تراكم المستقلبات الأولية والثانوية المتورطة في استجابات الدفاع النباتي. يسمح التقدم الأخير في تقنيات omics بزيادة تغطية النباتات transcriptomes والبروتينات والأيض أثناء هجوم الممرض، وتعديل الاستجابة بعد العدوى. تسمح لنا تقنيات Omics أيضًا بمعرفة المزيد عن الدورة البيولوجية لمسببات الأمراض بالإضافة إلى تحديد عوامل الفوعة الجديدة في مسببات الأمراض والأهداف المضيفة لها. يصبح كلا النهجين مهمين لفك شفرة الآلية الكامنة وراء هجمات مسببات الأمراض ووضع استراتيجيات لتحسين النباتات المقاومة للأمراض. في هذه المراجعة، نلخص بعض مساهمة علم الجينوم وعلم النسخ وعلم البروتينات وعلم الأيض وعلم المعادن في وضع استراتيجيات للحصول على نباتات ذات مقاومة متزايدة لمسببات الأمراض. تشكل هذه الأساليب أدوات بحثية مهمة في تطوير تقنيات جديدة للوقاية من الأمراض وزيادة الإنتاج النباتي.

Translated Description (French)

L'attaque de différents agents pathogènes, tels que les bactéries, les champignons et les virus, a un impact négatif sur la production végétale. Pour contrer de telles attaques, les plantes ont développé différentes stratégies impliquant la modification de l'expression des gènes, l'activation de plusieurs voies métaboliques et la modification post-traductionnelle des protéines, qui aboutissent à l'accumulation de métabolites primaires et secondaires impliqués dans les réponses de défense des plantes. Les progrès récents des techniques omiques permettent d'augmenter la couverture des transcriptomes, des protéomes et des métabolomes des plantes lors de l'attaque des agents pathogènes et de moduler la réponse après l'infection. Les techniques omiques nous permettent également d'en apprendre davantage sur le cycle biologique des agents pathogènes en plus de l'identification de nouveaux facteurs de virulence chez les agents pathogènes et leurs cibles hôtes. Les deux approches deviennent importantes pour déchiffrer le mécanisme sous-jacent aux attaques d'agents pathogènes et pour développer des stratégies d'amélioration des plantes résistantes aux maladies. Dans cette revue, nous résumons certaines des contributions de la génomique, de la transcriptomique, de la protéomique, de la métabolomique et de la métallomique à l'élaboration de stratégies pour obtenir des plantes présentant une résistance accrue aux agents pathogènes. Ces approches constituent des outils de recherche importants dans le développement de nouvelles technologies pour la protection contre les maladies et l'augmentation de la production végétale.

Translated Description (Spanish)

El ataque de diferentes patógenos, como bacterias, hongos y virus, tiene un impacto negativo en la producción de los cultivos. Para contrarrestar estos ataques, las plantas han desarrollado diferentes estrategias que implican la modificación de la expresión génica, la activación de varias vías metabólicas y la modificación postraduccional de proteínas, que culminan en la acumulación de metabolitos primarios y secundarios implicados en las respuestas de defensa de las plantas. El reciente avance en las técnicas ómicas permite aumentar la cobertura de los transcriptomas, proteomas y metabolomas de las plantas durante el ataque de patógenos y la modulación de la respuesta después de la infección. Las técnicas ómicas también nos permiten aprender más sobre el ciclo biológico de los patógenos, además de la identificación de nuevos factores de virulencia en los patógenos y sus dianas huésped. Ambos enfoques se vuelven importantes para descifrar el mecanismo subyacente a los ataques de patógenos y para desarrollar estrategias para mejorar las plantas resistentes a las enfermedades. En esta revisión, resumimos algunas de las contribuciones de la genómica, la transcriptómica, la proteómica, la metabolómica y la metalómica en la elaboración de las estrategias para obtener plantas con mayor resistencia a los patógenos. Estos enfoques constituyen importantes herramientas de investigación en el desarrollo de nuevas tecnologías para la protección contra enfermedades y el aumento de la producción vegetal.

Files

CONICET_Digital_Nro.623fbc3f-8f70-4da6-9f03-bab1c812c8de_N.pdf.pdf

Files (1.1 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
md5:59a336eb87c8d83c0c1e240aac683566
1.1 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
مناهج أوميكس لهندسة النباتات المقاومة لمسببات الأمراض
Translated title (French)
Approches Omics pour l'ingénierie des plantes résistantes aux agents pathogènes
Translated title (Spanish)
Enfoques OMICS para la ingeniería de plantas resistentes a patógenos

Identifiers

Other
https://openalex.org/W2470344382
DOI
10.21775/9781910190357.09

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Argentina