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Physiology, genomics, and evolutionary aspects of desert plants
Journal of Advanced Research ( IF 11.4 ) Pub Date : 2023-05-07 , DOI: 10.1016/j.jare.2023.04.019 Tapan Kumar Mohanta 1 , Yugal Kishore Mohanta 2 , Prashant Kaushik 3 , Jitesh Kumar 4
Journal of Advanced Research ( IF 11.4 ) Pub Date : 2023-05-07 , DOI: 10.1016/j.jare.2023.04.019 Tapan Kumar Mohanta 1 , Yugal Kishore Mohanta 2 , Prashant Kaushik 3 , Jitesh Kumar 4
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Despite the exposure to arid environmental conditions across the globe ultimately hampering the sustainability of the living organism, few plant species are equipped with several unique genotypic, biochemical, and physiological features to counter such harsh conditions. Physiologically, they have evolved with reduced leaf size, spines, waxy cuticles, thick leaves, succulent hydrenchyma, sclerophyll, chloroembryo, and photosynthesis in nonfoliar and other parts. At the biochemical level, they are evolved to perform efficient photosynthesis through Crassulacean acid metabolism (CAM) and C4 pathways with the formation of oxaloacetic acid (Hatch-Slack pathway) instead of the C3 pathway. Additionally, comparative genomics with existing data provides ample evidence of the xerophytic plants' positive selection to adapt to the arid environment. However, adding more high-throughput sequencing of xerophyte plant species is further required for a comparative genomic study toward trait discovery related to survival. Learning from the mechanism to survive in harsh conditions could pave the way to engineer crops for future sustainable agriculture. The distinct physiology of desert plants allows them to survive in harsh environments. However, the genomic composition also contributes significantly to this and requires great attention. This review emphasizes the physiological and genomic adaptation of desert plants. Other important parameters, such as desert biodiversity and photosynthetic strategy, are also discussed with recent progress in the field. Overall, this review discusses the different features of desert plants, which prepares them for harsh conditions intending to translate knowledge to engineer plant species for sustainable agriculture. This review comprehensively presents the physiology, molecular mechanism, and genomics of desert plants aimed towards engineering a sustainable crop.
中文翻译：
沙漠植物的生理学、基因组学和进化方面
尽管全球范围内的干旱环境条件最终阻碍了生物体的可持续性，但很少有植物物种具备几种独特的基因型、生化和生理特征来应对这种恶劣的条件。从生理上来说，它们的叶子尺寸、刺、蜡质角质层、厚叶、肉质硬质组织、硬叶、绿胚以及非叶和其他部分的光合作用都已进化。在生化水平上，它们进化为通过景天酸代谢（CAM）和C4途径进行有效的光合作用，并形成草酰乙酸（Hatch-Slack途径）而不是C3途径。此外，与现有数据的比较基因组学提供了旱生植物积极选择适应干旱环境的充分证据。然而，为了发现与生存相关的性状而进行比较基因组研究，还需要对旱生植物物种进行更多的高通量测序。从这种在恶劣条件下生存的机制中学习可以为未来可持续农业的作物工程铺平道路。沙漠植物独特的生理机能使它们能够在恶劣的环境中生存。然而，基因组组成对此也有很大贡献，需要高度关注。这篇综述强调了沙漠植物的生理和基因组适应。还讨论了其他重要参数，例如沙漠生物多样性和光合作用策略，以及该领域的最新进展。总的来说，这篇综述讨论了沙漠植物的不同特征，这些特征使它们为适应恶劣的条件做好了准备，旨在将知识转化为可持续农业的植物物种工程。 这篇综述全面介绍了沙漠植物的生理学、分子机制和基因组学，旨在设计可持续作物。
更新日期：2023-05-07
中文翻译：
沙漠植物的生理学、基因组学和进化方面
尽管全球范围内的干旱环境条件最终阻碍了生物体的可持续性，但很少有植物物种具备几种独特的基因型、生化和生理特征来应对这种恶劣的条件。从生理上来说，它们的叶子尺寸、刺、蜡质角质层、厚叶、肉质硬质组织、硬叶、绿胚以及非叶和其他部分的光合作用都已进化。在生化水平上，它们进化为通过景天酸代谢（CAM）和C4途径进行有效的光合作用，并形成草酰乙酸（Hatch-Slack途径）而不是C3途径。此外，与现有数据的比较基因组学提供了旱生植物积极选择适应干旱环境的充分证据。然而，为了发现与生存相关的性状而进行比较基因组研究，还需要对旱生植物物种进行更多的高通量测序。从这种在恶劣条件下生存的机制中学习可以为未来可持续农业的作物工程铺平道路。沙漠植物独特的生理机能使它们能够在恶劣的环境中生存。然而，基因组组成对此也有很大贡献，需要高度关注。这篇综述强调了沙漠植物的生理和基因组适应。还讨论了其他重要参数，例如沙漠生物多样性和光合作用策略，以及该领域的最新进展。总的来说，这篇综述讨论了沙漠植物的不同特征，这些特征使它们为适应恶劣的条件做好了准备，旨在将知识转化为可持续农业的植物物种工程。 这篇综述全面介绍了沙漠植物的生理学、分子机制和基因组学，旨在设计可持续作物。
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