Polyamines: Small amines with large effects on plant abiotic stress tolerance

Resumo

Nos últimos anos, as mudanças climáticas alteraram muitos ecossistemas devido a uma combinação de secas frequentes, precipitação irregular, áreas cada vez mais salinizadas e altas temperaturas. Essas mudanças ambientais também causaram um declínio na produtividade das culturas em todo o mundo. Portanto, há uma necessidade urgente de compreender completamente as respostas das plantas ao estresse abiótico e aplicar o conhecimento adquirido para melhorar a tolerância ao estresse em plantas cultivadas. A acumulação de poliaminas (PAs) em resposta a muitos estresses abióticos é uma das respostas metabólicas mais notáveis das plantas. Nesta revisão, fornecemos uma atualização sobre as realizações mais significativas que melhoram a tolerância das plantas à seca, salinidade e estresses de baixa e alta temperatura por meio da aplicação exógena de PAs ou manipulação genética dos níveis endógenos de PAs. Também fornecemos algumas pistas sobre os possíveis mecanismos subjacentes às funções das PAs, bem como os conhecidos cruzamentos com outras vias de sinalização de estresse. Finalmente, discutimos sobre o possível uso de PAs para o priming de sementes para induzir tolerância ao estresse abiótico em plantas cultivadas de valor agrícola.

Abstract

In recent years, climate change has altered many ecosystems due to a combination of frequent droughts, irregular precipitation, increasingly salinized areas and high temperatures. These environmental changes have also caused a decline in crop yield worldwide. Therefore, there is an urgent need to fully understand the plant responses to abiotic stress and to apply the acquired knowledge to improve stress tolerance in crop plants. The accumulation of polyamines (PAs) in response to many abiotic stresses is one of the most remarkable plant metabolic responses. In this review, we provide an update about the most significant achievements improving plant tolerance to drought, salinity, low and high temperature stresses by exogenous application of PAs or genetic manipulation of endogenous PA levels. We also provide some clues about possible mechanisms underlying PA functions, as well as known cross-talks with other stress signaling pathways. Finally, we discuss about the possible use of PAs for seed priming to induce abiotic stress tolerance in agricultural valuable crop plants.