DOI: https://doi.org/10.3389/fpls.2025.1664532
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41584664
تاريخ النشر: 2026-01-09
المؤلف: Muhammad Rizwan Shoukat وآخرون
الموضوع الرئيسي: تحليل تعبير الجينات النباتية
نظرة عامة
تسلط المراجعة الضوء على التحديات المتزايدة التي تفرضها تغيرات المناخ، لا سيما من خلال تفاقم الضغوط غير الحيوية مثل الجفاف والملوحة، التي تهدد إنتاجية المحاصيل واستقرار النظام البيئي. تؤكد على الحاجة إلى فهم أعمق لمرونة النباتات تحت الضغوط المجمعة، مشيرة إلى أن الأبحاث التقليدية قد ركزت بشكل أساسي على استجابات الضغط الفردي. يتم تحديد جنس Apocynum، وخاصة الأنواع مثل *Apocynum venetum* L. و *Apocynum pictum* Schrenk، كنموذج قيم لدراسة تحمل الضغوط المتعددة بسبب تكيفها الطبيعي مع البيئات الجافة والمالحة. تدمج المراجعة النتائج المتعلقة بالاستجابات الشكلية والفيزيولوجية والبيوكيميائية والجزيئية لهذه الأنواع تجاه الجفاف والملوحة المتزامنين، موضحة آليات مثل التكيف الأسموزي، وتقسيم الأيونات، وتنشيط إنزيمات مضادات الأكسدة، ودور عوامل النسخ المختلفة والهرمونات النباتية في إشارات الضغط.
علاوة على ذلك، تؤكد المراجعة على الخدمات البيئية التي تقدمها أنواع Apocynum، بما في ذلك المعالجة النباتية، وتخزين الكربون، واستقرار الكثبان الرملية، والتي تتماشى مع أهداف الاستعادة العالمية وأهداف التنمية المستدامة (SDGs) 13 و 15. يدعو المؤلفون إلى دمج زراعة Apocynum في ممارسات الزراعة الذكية مناخيًا وإطارات الاقتصاد الحيوي الدائري، مشيرين إلى إمكاناتها في الفرص الاقتصادية من خلال إنتاج الألياف والتطبيقات الصيدلانية. يدعون إلى إجراء أبحاث مستقبلية لاستخدام أدوات جزيئية متقدمة ونهج الأوميكس لتوضيح آليات التكيف مع الضغط وتحسين تقنيات الزراعة، مع التأكيد أيضًا على أهمية التحقق من الإمكانات البيئية والاقتصادية لـ Apocynum عبر مناطق متنوعة. يُوصى بإقامة شراكات عالمية وإجراء تجارب ميدانية متعددة المواقع لتعزيز قابلية التوسع وتأثير أنظمة Apocynum في مواجهة مرونة المناخ وتدهور الأراضي.
مقدمة
تسلط المقدمة الضوء على التحديات العاجلة التي تفرضها تغيرات المناخ، لا سيما زيادة شدة الضغوط غير الحيوية مثل الجفاف والملوحة، التي تعيق بشكل كبير إنتاجية النباتات. غالبًا ما تحدث هذه الضغوط بشكل متزامن في المناطق الجافة وشبه الجافة، مما يؤدي إلى اضطرابات فيزيولوجية وبيوكيميائية مركبة تكون أكثر ضررًا من أي ضغط بمفرده. على الرغم من التقدم في فهم بيولوجيا الضغط غير الحيوي، تركز الأبحاث بشكل أساسي على سيناريوهات الضغط المعزولة، مما يترك فجوة حاسمة في المعرفة بشأن كيفية إدارة النباتات لظروف الضغط المزدوج. تؤكد المقدمة على الحاجة إلى تحديد النباتات غير النموذجية المقاومة بشكل طبيعي، لا سيما ضمن جنس Apocynum، الذي يشمل الأنواع المتكيفة جيدًا مع الجفاف والملوحة.
تظهر أنواع Apocynum، وخاصة *Apocynum venetum*، مجموعة من التكيفات الشكلية والفيزيولوجية والبيوكيميائية التي تمنحها المرونة تحت ضغط غير حيوي مزدوج. تشمل هذه التكيفات ميزات زيرومورفية، واستراتيجيات فعالة لاستخدام المياه، وتنشيط الدفاعات المضادة للأكسدة. تهدف المراجعة إلى تجميع آليات التكيف لـ Apocynum تحت الضغط المزدوج وتقييم أدوارها البيئية والاقتصادية في استعادة الأراضي الذكية مناخيًا. من خلال التركيز على هذه الجوانب، يسعى المؤلفون إلى تأسيس Apocynum كنموذج للزراعة المقاومة وإدارة الأراضي المستدامة، متماشية مع أهداف التنمية المستدامة المتعلقة بالعمل المناخي واستعادة النظام البيئي.
نقاش
تسلط قسم النقاش في ورقة البحث الضوء على المزايا البيئية والاقتصادية لجنس Apocynum، مع التركيز بشكل خاص على *Apocynum venetum* (Av)، *Apocynum pictum* (Ap)، و *Apocynum cannabinum* (Ac). تظهر هذه الأنواع تحملًا كبيرًا للضغط، مما يجعلها مناسبة للبيئات المالحة والجافة، لا سيما في حوض تاريم في وسط آسيا. التحليل المقارن المقدم في الجداول 1 و 2 يبرز مرونة Av البيئية الفائقة وقيمتها متعددة الوظائف، والتي تشمل استقرار التربة، والمعالجة النباتية، وتخزين الكربون. تشير التجارب الميدانية إلى أن Av يمكن أن تقلل من تآكل الرياح بنسبة 70-89% وتعزز مستويات الكربون العضوي في التربة بشكل كبير، مما يظهر إمكاناتها في تحويل الأراضي المتدهورة إلى نظم بيئية منتجة تتماشى مع أهداف التنمية المستدامة المتعددة (SDGs).
علاوة على ذلك، تناقش الورقة الجدوى الاقتصادية لزراعة أنواع Apocynum، كاشفة أن Av يمكن أن تتفوق على المحاصيل التقليدية مثل القطن من حيث الربحية بينما تتطلب مدخلات بيئية أقل. الألياف المنتجة من Apocynum تظهر قوة شد عالية وتأثير بيئي منخفض، مما يشير إلى إمكاناتها كبديل مستدام في إنتاج المنسوجات. بالإضافة إلى ذلك، تعزز الخصائص الطبية لـ Apocynum، بما في ذلك أوراقه الغنية بمضادات الأكسدة والعسل، قيمته بشكل أكبر. تدعو النتائج مجتمعة إلى دمج زراعة Apocynum في استراتيجيات الاقتصاد الحيوي الدائري، مما يعزز كفاءة الموارد والاستدامة بينما يتناول تحديات تغير المناخ واستعادة الأراضي.
DOI: https://doi.org/10.3389/fpls.2025.1664532
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41584664
Publication Date: 2026-01-09
Author(s): Muhammad Rizwan Shoukat et al.
Primary Topic: Plant Gene Expression Analysis
Overview
The review highlights the increasing challenges posed by climate change, particularly through the intensification of abiotic stresses such as drought and salinity, which threaten crop productivity and ecosystem stability. It emphasizes the need for a deeper understanding of plant resilience under combined stressors, noting that traditional research has primarily focused on single-stress responses. The genus Apocynum, particularly species like *Apocynum venetum* L. and *Apocynum pictum* Schrenk, is identified as a valuable model for studying multistress tolerance due to their natural adaptation to arid and saline environments. The review integrates findings on the morphological, physiological, biochemical, and molecular responses of these species to concurrent drought and salinity, detailing mechanisms such as osmotic adjustment, ion compartmentalization, antioxidant enzyme activation, and the role of various transcription factors and phytohormones in stress signaling.
Furthermore, the review underscores the ecological services provided by Apocynum species, including phytoremediation, carbon sequestration, and stabilization of sand dunes, which align with global restoration goals and Sustainable Development Goals (SDGs) 13 and 15. The authors advocate for the integration of Apocynum cultivation into climate-smart agricultural practices and circular bioeconomy frameworks, highlighting its potential for economic opportunities through fiber production and pharmaceutical applications. They call for future research to utilize advanced molecular tools and omics approaches to further elucidate stress adaptation mechanisms and optimize cultivation techniques, while also emphasizing the importance of validating the ecological and economic potential of Apocynum across diverse regions. Establishing global partnerships and conducting multi-location field trials are recommended to enhance the scalability and impact of Apocynum-based systems in addressing climate resilience and land degradation.
Introduction
The introduction highlights the urgent challenges posed by climate change, particularly the increasing severity of abiotic stresses such as drought and salinity, which significantly hinder plant productivity. These stressors often co-occur in arid and semi-arid regions, leading to compounded physiological and biochemical disruptions that are more detrimental than either stress alone. Despite advancements in understanding abiotic stress biology, research predominantly focuses on isolated stress scenarios, leaving a critical gap in knowledge regarding how plants manage dual stress conditions. The introduction emphasizes the need for identifying naturally resilient non-model plants, particularly within the genus Apocynum, which includes species well-adapted to drought and salinity.
Apocynum species, especially *Apocynum venetum*, exhibit a range of morphological, physiological, and biochemical adaptations that confer resilience under combined abiotic stress. These adaptations include xeromorphic features, efficient water-use strategies, and the activation of antioxidant defenses. The review aims to synthesize the adaptive mechanisms of Apocynum under dual stress and evaluate its ecological and economic roles in climate-smart land restoration. By focusing on these aspects, the authors seek to establish Apocynum as a model species for resilient agriculture and sustainable land management, aligning with Sustainable Development Goals related to climate action and ecosystem restoration.
Discussion
The discussion section of the research paper highlights the ecological and economic advantages of the Apocynum genus, particularly focusing on *Apocynum venetum* (Av), *Apocynum pictum* (Ap), and *Apocynum cannabinum* (Ac). These species exhibit significant stress tolerance, making them suitable for saline and arid environments, particularly in the Tarim Basin of Central Asia. The comparative analysis presented in Tables 1 and 2 underscores Av’s superior ecological plasticity and multifunctional value, which includes soil stabilization, phytoremediation, and carbon sequestration. Field trials indicate that Av can reduce wind erosion by 70-89% and enhance soil organic carbon levels significantly, demonstrating its potential for transforming degraded lands into productive ecosystems that align with multiple Sustainable Development Goals (SDGs).
Moreover, the paper discusses the economic viability of cultivating Apocynum species, revealing that Av can outperform traditional crops like cotton in profitability while requiring lower environmental inputs. The fiber produced from Apocynum exhibits high tensile strength and low environmental impact, suggesting its potential as a sustainable alternative in textile production. Additionally, the medicinal properties of Apocynum, including its antioxidant-rich leaves and honey, further enhance its value. The findings collectively advocate for the integration of Apocynum cultivation into circular bioeconomy strategies, promoting resource efficiency and sustainability while addressing climate change and land restoration challenges.