Kim, Yoonha;Waqas, Muhammad;Khan, Abdul Latif;Mun, Bong-Gyu;Yun, Byung-Wook;Lee, In-Jung
한국작물학회:학술대회논문집
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한국작물학회 2017년도 9th Asian Crop Science Association conference
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pp.203-203
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2017
The Earth's climate is rapidly changing because of increasing carbon dioxide content in atmosphere so, climate prediction models anticipate that earth surface temperature will rise by 3 to $5^{\circ}C$ in next 50 to 100 years. Therefore, frequency of un-expected weather events such as drought, salinity, low or high temperature and flooding etc. will be increasing worldwide. Furthermore, increased atmosphere temperature can influence pests and pathogens spread as well. Therefore, to protect enormous grain loss from unexpected weather conditions, studies related with combine stress conditions like abiotic plus biotic stress condition are really required. Thus, our research focused on physiological responses under combined abiotic and biotic stress condition in rice plant. To induce uniform stress condition, we used NaCl (100 mM) and salicylic acid (0.5 and 1.0 mM SA) as each stress a stimulator. Each artificial abiotic and biotic stress inducer was applied to hydroponically grown rice seedlings alone or together for four day. The data were collected in a time-dependent manner [1, 2, 3 and 4 day(s) after treatment (DAT)] and were matched with our anticipation that shoot length and shoot fresh weight was decreased in solo and combined abiotic and biotic stress condition. The lipid peroxidation content was significantly increased ($1.5{\pm}0.2$ to $2.7{\pm}0.1mg$ mg of $MDA\;g^{-1}FW$) in the first two days in both stress exposed plants, and showed the opposite trend ($0.5{\pm}0.01$ to $0.1{\pm}0.001mg$ of $MDA\;g^{-1}FW$) in last two days under multi stress condition. Superoxide dismutase (SOD) activity did not showed difference in only biotic stress condition (alone 0.5 and 1.0 mM SA) as compared to control however, it was significantly increased in multi stress condition or solo abiotic stress condition whereas, catalase (CAT), and ascorbate peroxidase (APX) activities were significantly decreased in solo biotic and combined abiotic and biotic condition. In particular, both enzymes activities were more decreased in multi stress condition as compared to solo biotic stress condition. The results for relative mRNA expression level of CAT and APX enzymes were in agreement with results of spectrophotometric values. Correlation value between each stress condition and phenotypic data showed that biotic stress condition showed high correlation with activity of CAT and APX whilst, abiotic stress condition revealed significant correlation with SOD activity.
Since 1992, the Rural Development Administration (RDA), Republic of Korea in collaboration with International Rice Research Institute (IRRI) has developed 6 japonica rice varieties(MS11, Japonica 1, 2, 6, 7 and Cordillera 4) that are adaptable to tropical regions. However, these varieties show moderate resistance or susceptibility to certain biotic and abiotic stress. The development of varieties with more stable forms of resistance is highly desirable, and this could be possibly achieved through rapid introgression of known biotic and abiotic resistant genes. In this study, we analyzed the allele types of major biotic stress resistant genes including Xa5, Xa13, Xa21 and Xa25 for bacterial leaf blight, Pi5, Pi40, Pish and Pita2 for blast, tsv1 for rice tungro spherical virus, and Bph6, Bph9, Bph17, Bph18 and Bph32 for brown planthopper by using gene-specific molecular markers. In addition, seed quality related genes Sdr4 for preharvest sprouting and qLG-9 for seed longevity were also analyzed. The results revealed that2h5 and Xa25 resistance alleles showed in all varieties while Pi5 resistance allele showed only in MS11. The Pish resistance allele were present in five varieties except for Japonica 1. Meanwhile, for the rest of the genes, no presence of resistance alleles found in six varieties. In conclusions, most of tropical japonica varieties are lack of the major biotic stress resistant genes and seed quality genes (Sdr4 and qLG-9). Moreover, the results indicated that rapid deployment of a few major genes in the current tropical japonica rice varieties is urgent to increase durability and spectrum of biotic stress resistance and also seed dormancy/longevity which are essential traits for tropical environments.
Seeds are colonized by diverse microorganisms that can improve the growth and stress resistance of host plants. Although understanding the mechanisms of plant endophyte-host plant interactions is increasing, much of this knowledge does not come from seed endophytes, particularly under environmental stress that the plant host grows to face, including biotic (e.g., pathogens, herbivores and insects) and abiotic factors (e.g., drought, heavy metals and salt). In this article, we first provided a framework for the assembly and function of seed endophytes and discussed the sources and assembly process of seed endophytes. Following that, we reviewed the impact of environmental factors on the assembly of seed endophytes. Lastly, we explored recent advances in the growth promotion and stress resistance enhancement of plants, functioning by seed endophytes under various biotic and abiotic stressors.
In eukaryotes, membraneous cellular compartmentation essentially requires vesicle trafficking for communications among distinct organelles. A donor organelle-generated vesicle releases its cargo into a target compartment by fusing two distinct vesicle and target membranes. Vesicle fusion, the final step of vesicle trafficking, is driven intrinsically by complex formation of soluble N-ethylmaleimide-sensitive factor attachment protein receptors (SNAREs). Although SNAREs are well-conserved across eukaryotes, genomic studies revealed that plants have dramatically increased the number of SNARE genes than other eukaryotes. This increase is attributed to the sessile nature of plants, likely for more sensitive and harmonized responses to environmental stresses. In this review, we therefore try to summarize and discuss the current understanding of plant SNAREs function in responses to biotic and abiotic stresses.
식물은 재배기간 동안 세균, 진균, 바이러스 등의 생물 스트레스뿐만 아니라 고온, 염, 건조 등 다양한 환경 스트레스에도 노출되어 왔다. 최근에는 기후 이상현상으로 인하여 환경 스트레스의 빈도 및 강도가 불규칙적으로 증가하고 있으며 이로 인해 병원균의 생장과 영향도 변화하여 생물과 환경의 복합 스트레스가 식물 재배에 큰 영향을 주고 있다. 유용미생물을 이용한 식물의 저항성 유도는 다양한 생물과 환경 스트레스로부터 식물을 보호하는 데 도움을 주며, 이러한 스트레스에 대한 피해를 감소시킬 수 있는 가능성을 열어 주었다. 본 리뷰에서는 식물의 생물과 환경 스트레스에 대한 피해를 감소시키는 데 영향을 주는 미생물의 결정인자에 대해 기술하였으며 미생물 결정인자에 의해 유도되는 식물 신호전달 체계 변화에 대해 기술하였다. 또한 복합 스트레스 경감을 위한 미생물의 역할과 연구 방향에 대해 기술하였다. 이 리뷰를 통해 변화하는 환경에 대비하기 위해서 다양한 방안을 마련하고 있는 농민들에게 도움이 되기를 바라며, 실제 유용미생물 연구가 식물 재배 중 발생할 수 있는 다양한 스트레스에 따른 농가 피해를 감소시킬 효과적 대응 방안으로 이어지길 바란다.
Plant proteomics is the large-scale studies of proteins, particularly on their structures and functions, governed by the physiological metabolism of plant cells. With the development of techniques and strategies in proteomics, proteomics approach is moving forward in systems biology handling sophisticated components of major signaling and biochemical pathways in plants responding to their environment. In Korea, pioneers in plant proteomics are trying to catch up with global trends in plant proteomics; these researchers are not only improving existing techniques in protein extraction but also developing new techniques in proteomics context. In the hot field of abiotic and biotic stress proteomics, 29 and 9 out of 74 papers have been published during the review period from 2005 to 2010, respectively. This present review article provides an overview on the output of Korean plant proteomers while paying special attention to both abiotic and biotic stress proteomics.
Many of biochemical or physiological processes can be regulated by non-coding RNAs as well as coding RNAs in plants, animals and microbes. Recently, many small RNAs including microRNAs (miRNAs) and endogenous small interference RNAs (siRNAs) and long non-coding RNAs have been discovered from ubiquitous organisms including plants. Biotic and abiotic stresses are main causal agents of crop losses all over the world. Much efforts have been performed for understanding the complex mechanism of stress responses. Up to date, many of these researches have been related with the identification and investigation of stress-related proteins, showing limitation to resolve the complex mechanism. Recently, non-coding RNAs as well as coding genes have been gradually interested because of its potential roles in plant stress responses as well as other biophysical aspects. In this review, various potential roles of non-coding RNAs, especially miRNAs and siRNAs, are reviewed in relation with plant biotic and abiotic stresses.
Evolutionary studies conducted on NAC (NAM, ATAF1&2, and CUC2) genes for all major groups of land plants, indicate the presence of the NAC subfamilies, even in the early land plants. The varied roles played by NAC proteins in plant growth and development range from the formation of shoot apical meristem, floral organ development, reproduction, lateral shoot development, and defense responses to biotic and abiotic stresses. Considering the value and importance of solanaceous crops, the study of NAC proteins in these plants needs to be intensified. This will help to identify and functionally characterize their promoters, which will subsequently aid in engineering plants with improved performance under stressful conditions. In this review, the functionally characterized NAC transcription factors specific to tomato, potato, tobacco, chili pepper and eggplant (aubergine) are summarized, clearly indicating their biological functions in the defense mechanism of the plants, against biotic and abiotic stresses.
Wu, Jingni;Kim, Sang Gon;Kang, Kyu Young;Kim, Ju-Gon;Park, Sang-Ryeol;Gupta, Ravi;Kim, Yong Hwan;Wang, Yiming;Kim, Sun Tae
The Plant Pathology Journal
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제32권6호
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pp.552-562
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2016
Pathogenesis-related proteins play multiple roles in plant development and biotic and abiotic stress tolerance. Here, we characterize a rice defense related gene named "jasmonic acid inducible pathogenesis-related class 10" (JIOsPR10) to gain an insight into its functional properties. Semi-quantitative RT-PCR analysis showed up-regulation of JIOsPR10 under salt and drought stress conditions. Constitutive over-expression JIOsPR10 in rice promoted shoot and root development in transgenic plants, however, their productivity was unaltered. Further experiments exhibited that the transgenic plants showed reduced susceptibility to rice blast fungus, and enhanced salt and drought stress tolerance as compared to the wild type. A comparative proteomic profiling of wild type and transgenic plants showed that overexpression of JIOsPR10 led to the differential modulation of several proteins mainly related with oxidative stresses, carbohydrate metabolism, and plant defense. Taken together, our findings suggest that JIOsPR10 plays important roles in biotic and abiotic stresses tolerance probably by activation of stress related proteins.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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