Mitigating Strategies of Gibberellins in Various Environmental Cues and Their Crosstalk with Other Hormonal Pathways in Plants: a Review

Resumo

Os fitormônios são substâncias químicas que, em concentrações mínimas, instruem uma infinidade de respostas de desenvolvimento e fisiológicas nas plantas. Essas moléculas sinalizadoras sintetizadas no corpo da planta são referidas como reguladores de crescimento vegetal. A literatura disponível revelou que a manipulação do conteúdo fitormonal pode ser uma abordagem promissora para o aumento da tolerância ao estresse ambiental em plantas cultivadas. Eles desempenham um papel pivotal na aclimatação contra extremos ambientais instáveis. As giberelinas são hormônios vegetais que afetam a germinação, o alongamento do caule, o florescimento, a abolição da dormência, a determinação da expressão sexual, a senescência de folhas e frutos e a estimulação enzimática. A incerteza nas condições climáticas e a população em expansão levaram a uma pilha de estresses abióticos nas plantas. Salinidade, alta temperatura, frio, congelamento, metais pesados, seca, inundação, aleloquímicos e radiação são os estresses que impedem o desenvolvimento das plantas. A percepção desses estresses pelas plantas ocorre de maneira altamente coordenada e interativa, desencadeando a ativação de uma miríade de redes de sinalização elaboradas nas quais os fitormônios desempenham um papel significativo. A presente revisão descreve a biossíntese, a sinalização e os papéis potenciais das giberelinas como uma ferramenta na mitigação do estresse, no aumento do crescimento, desenvolvimento e tolerância em plantas. No futuro, revelações que evoluem o conhecimento abrangente para entender a relação dos reguladores de crescimento vegetal e das condições de estresse são discutidas. Esta revisão também ilumina o progresso mais recente da pesquisa na sinalização de GA e seu crosstalk com outras vias hormonais, subjacente ao papel múltiplo das proteínas DELLA com componentes de outras vias de sinalização hormonal.

Abstract

Phytohormones are chemical substances that in minute concentration instruct a plethora of developmental and physiological responses in plants. These signal molecules synthesized within the plant body are referred to as plant growth regulators. The available literature revealed that manipulation of phytohormonal content could be a promising approach towards augmentation of environmental stress tolerance in crop plants. They play pivotal role in acclimatization against unstable environmental extremes. Gibberellins are plant hormones affecting germination, stem elongation, flowering, abolition of dormancy, determination of sex expression, leaf and fruit senescence, and enzymatic stimulation. The uncertainty in climatic condition and over expanding population has led to a heap of abiotic stresses in plants. Salinity, high temperature, chilling, freezing, heavy metals, drought, flooding, allelochemicals, and radiation are the stresses that hinder development of plants. The perception of these stresses by plants occurs in a highly coordinated and interactive manner by triggering the activation of a myriad of elaborate signaling networks in which phytohormones play a significant role. The present review describes biosynthesis, signaling, and the potential roles of gibberellins as a tool in mitigating stress, increasing growth, development, and tolerance in plants. In future, revelations evolving the comprehensive knowledge to understand the relationship of plant growth regulators and stress conditions are discussed. This review also enlightens the latest research progress in GA signaling and its crosstalk with other hormonal pathways, underlying the multitude role of DELLA proteins with components of other hormonal signaling pathways.