Stress priming, memory, and signalling in plants

Resumo

As plantas precisam lidar com condições ambientais em mudança, seja luz ou temperatura variável, diferente disponibilidade de água ou nutrientes, ou ataque por patógenos ou insetos. Algumas dessas condições em mudança podem se tornar estressantes e exigir fortes contramedidas para garantir a sobrevivência das plantas. As plantas evoluíram inúmeros mecanismos distintos de detecção e sinalização para perceber e responder apropriadamente a uma variedade de estresses. Devido à natureza imprevisível de inúmeros estresses, mecanismos de resposta ao estresse que economizam recursos são indutíveis e se tornam ativados apenas após uma experiência de estresse. Além disso, as plantas evoluíram mecanismos pelos quais podem lembrar eventos de estresse passados e preparar suas respostas para reagir mais rapidamente ou mais fortemente a estresses recorrentes. Pesquisas na última década revelaram mecanismos de armazenamento e recuperação de informações, que incluem regulação epigenética, priming transcricional, conformação preparada de proteínas ou assinaturas hormonais ou metabólicas específicas. Também há uma compreensão crescente das restrições ecológicas e da relevância do priming e da memória de estresse. Esta edição especial apresenta artigos de pesquisa e revisões abordando vários aspectos deste campo de pesquisa emocionante e crescente. Aqui, introduzimos o tópico referindo-nos aos artigos publicados nesta edição, e delineamos questões abertas e direções futuras de pesquisa.

Abstract

Plants need to cope with changing environmental conditions, be it variable light or temperature, different availability of water or nutrients, or attack by pathogens or insects. Some of these changing conditions can become stressful and require strong countermeasures to ensure plant survival. Plants have evolved numerous distinct sensing and signalling mechanisms to perceive and respond appropriately to a variety of stresses. Because of the unpredictable nature of numerous stresses, resource-saving stress response mechanisms are inducible and become activated only upon a stress experience. Furthermore, plants have evolved mechanisms by which they can remember past stress events and prime their responses in order to react more rapidly or more strongly to recurrent stress. Research over the last decade has revealed mechanisms of this information storage and retrieval, which include epigenetic regulation, transcriptional priming, primed conformation of proteins, or specific hormonal or metabolic signatures. There is also increasing understanding of the ecological constraints and relevance of stress priming and memory. This special issue presents research articles and reviews addressing various aspects of this exciting and growing field of research. Here, we introduce the topic by referring to the articles published in this issue, and we outline open questions and future directions of research.