DOI: https://doi.org/10.3389/fpls.2025.1626844
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40822724
تاريخ النشر: 2025-07-31
المؤلف: Ziming Ma وآخرون
الموضوع الرئيسي: تحليل تعبير الجينات النباتية
نظرة عامة
تقدم هذه القسم نظرة شاملة على دور عوامل النسخ MYB (TFs) في استجابة النباتات للإجهاد غير الحيوي، مع تسليط الضوء على أهميتها في تعزيز مقاومة الإجهاد وتنظيم العمليات البيولوجية المختلفة. تواجه النباتات، كونها كائنات ثابتة، تحديات كبيرة من العوامل البيئية، وخاصة العوامل غير الحيوية مثل الجفاف، والملوحة، ودرجات الحرارة القصوى. تعتبر عوامل النسخ MYB، واحدة من أكبر عائلات عوامل النسخ في النباتات، ضرورية لتعديل التعبير عن الجينات المستجيبة للإجهاد وتشارك في مسارات إشارات الهرمونات النباتية التي تساهم في التكيف مع الإجهاد. تؤكد المراجعة على الحاجة إلى مزيد من الاستكشاف للتفاعل بين عوامل النسخ MYB والهرمونات النباتية، فضلاً عن الآليات التنظيمية التي تكمن وراء وظائفها في تحمل الإجهاد وتخليق المستقلبات الثانوية.
يحدد المؤلفون عدة فجوات في الأبحاث الحالية، بما في ذلك الحاجة إلى تصنيف أكثر دقة لعوامل النسخ MYB بناءً على الاختلافات الوظيفية، وفهم أعمق لأدوارها في مسارات إشارات الهرمونات المتعددة. يدعون إلى استخدام طرق بيولوجية متقدمة، مثل TurboID وChIP-seq، لتوضيح التفاعلات المعقدة وآليات عوامل النسخ MYB استجابةً للإجهاد غير الحيوي. بالإضافة إلى ذلك، تدعو المراجعة إلى دمج الأبحاث حول عوامل النسخ MYB مع التطبيقات العملية في تربية النباتات المقاومة للإجهاد لتعزيز غلة المحاصيل وجودتها. بشكل عام، تؤكد النتائج على أهمية عوامل النسخ MYB في نمو النباتات وتطورها واستجابتها للإجهاد، مما يشير إلى أن الأبحاث المستقبلية يجب أن تركز على أدوارها المتعددة لتحسين الممارسات الزراعية وضمان الأمن الغذائي.
مقدمة
تسلط المقدمة الضوء على الدور الحاسم لعوامل النسخ (TFs) في تنظيم العمليات البيولوجية المختلفة في النباتات، بما في ذلك النمو، والتطور، واستجابات الإجهاد. تتميز عوامل النسخ بوجود مجالات ربط الحمض النووي ووظائفها التنظيمية، حيث تتفاعل مع عوامل نسخ أخرى وتسلسلات المحفزات لتعديل التعبير الجيني، وهو أمر حيوي لتعزيز مقاومة النباتات للإجهادات غير الحيوية (Liu et al., 2010; Bayliak et al., 2020). من بين أكبر عائلات عوامل النسخ في النباتات توجد عوامل النسخ MYB، التي تشارك في العديد من العمليات مثل تمايز الخلايا، والتمثيل الغذائي، والاستجابات للإجهادات البيئية (Liu et al., 2015; Pratyusha and Sarada, 2022).
تم التعرف على عائلة MYB لأول مرة في فيروس المايلوبلاستوزيس الطيور (Klempnauer et al., 1982) ولاحقًا في الذرة (Pazares et al., 1987). كشفت الأبحاث اللاحقة عن تنوع أكبر لجينات MYB في النباتات مقارنة بالفطريات والحيوانات (Riechmann et al., 2000). تؤكد الدراسات الحديثة على أهمية عوامل النسخ MYB في استجابات الإجهاد، حيث ترتبط بعناصر معينة تعمل على تنظيم التعبير الجيني المستجيب للإجهاد (Chen et al., 2022c; Zhang et al., 2025). تصنف بروتينات MYB إلى أربعة أنواع بناءً على مجالات ربط الحمض النووي الخاصة بها، حيث يساهم كل نوع في وظائف مختلفة، بما في ذلك التمثيل الغذائي الثانوي واستجابة الإجهاد، كما يتضح من دور بروتين R2R3-MYB في إشارات الإجهاد غير الحيوي (Dubos et al., 2010; Lu et al., 2009).
مناقشة
تسلط قسم المناقشة في ورقة البحث الضوء على الأدوار المهمة لعوامل النسخ MYB (TFs) في استجابات النباتات للإجهاد، خاصة في ظل ظروف الإجهاد غير الحيوي مثل الجفاف والملوحة. أظهرت الدراسات أن الضوء فوق البنفسجي-B يمكن أن يقلل من تعبير AtMYB4 في *Arabidopsis*، بينما تتورط بروتينات R3-MYB، مثل OsTCL1 وOsTCL2 في *Oryza sativa*، في تأخير إنبات البذور تحت الإجهاد. بالإضافة إلى ذلك، تشارك بروتينات R4-MYB، مثل AtSNAPc4، في نسخ جينات RNA النووية الصغيرة، مما يؤثر على صلاحية حبوب اللقاح ووظائف الجاميتوفايت. على الرغم من الأبحاث الواسعة حول عوامل النسخ MYB، تركز المراجعات الحالية بشكل أساسي على ميزاتها الهيكلية وأدوارها في استجابات الإجهاد، مما يترك فجوات في فهم شبكاتها التنظيمية الشاملة، خاصة فيما يتعلق بالمسارات الهرمونية.
تهدف المراجعة إلى سد هذه الفجوات من خلال معالجة منهجية للهيكل، والتصنيف، وتطور عوامل النسخ MYB، ومشاركتها في إشارات هرمونات النباتات، وآلياتها في تعزيز مقاومة الإجهاد والتمثيل الغذائي الثانوي. تؤكد على الحاجة إلى منظور أكثر تكاملاً حول عوامل النسخ MYB، مما يمكن أن يوفر رؤى قيمة لتحسين مقاومة المحاصيل للإجهاد غير الحيوي. تشير النتائج إلى أن عوامل النسخ MYB تلعب دورًا حاسمًا في تنظيم نمو النباتات وتطورها، فضلاً عن الوساطة في الاستجابات للإجهادات البيئية من خلال تفاعلات معقدة مع مختلف هرمونات النباتات، بما في ذلك حمض الأبسيسيك (ABA)، وحمض الجاسمونيك (JA)، والبرسنوستيرويدات (BR). يعد هذا الفهم الشامل ضروريًا لتقدم الموارد الجينية والأسس النظرية لتربية المحاصيل المقاومة للإجهاد.
DOI: https://doi.org/10.3389/fpls.2025.1626844
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40822724
Publication Date: 2025-07-31
Author(s): Ziming Ma et al.
Primary Topic: Plant Gene Expression Analysis
Overview
The section provides a comprehensive overview of the role of MYB transcription factors (TFs) in plant responses to abiotic stress, highlighting their significance in enhancing stress resilience and regulating various biological processes. Plants, being sessile organisms, face significant challenges from environmental stressors, particularly abiotic factors such as drought, salinity, and extreme temperatures. MYB TFs, one of the largest families of transcription factors in plants, are crucial for modulating the expression of stress-responsive genes and are involved in phytohormone signaling pathways that contribute to stress adaptation. The review emphasizes the need for further exploration of the interplay between MYB TFs and phytohormones, as well as the regulatory mechanisms underlying their functions in stress tolerance and secondary metabolite biosynthesis.
The authors identify several gaps in current research, including the need for a more refined classification of MYB TFs based on functional differences, and a deeper understanding of their roles in multiple hormone signaling pathways. They advocate for the use of advanced biotechnological methods, such as TurboID and ChIP-seq, to elucidate the complex interactions and mechanisms of MYB TFs in response to abiotic stress. Additionally, the review calls for integrating research on MYB TFs with practical applications in stress-resistant breeding to enhance crop yields and quality. Overall, the findings underscore the importance of MYB transcription factors in plant growth, development, and stress responses, suggesting that future research should focus on their multifaceted roles to improve agricultural practices and ensure food security.
Introduction
The introduction highlights the critical role of transcription factors (TFs) in regulating various biological processes in plants, including growth, development, and stress responses. TFs, characterized by their DNA-binding domains and regulatory functions, interact with other TFs and promoter sequences to modulate gene expression, which is vital for enhancing plant resilience to abiotic stresses (Liu et al., 2010; Bayliak et al., 2020). Among the largest families of TFs in plants are MYB transcription factors, which are involved in numerous processes such as cell differentiation, metabolism, and responses to environmental stresses (Liu et al., 2015; Pratyusha and Sarada, 2022).
The MYB family was first identified in avian myeloblastosis virus (Klempnauer et al., 1982) and later in maize (Pazares et al., 1987). Subsequent research has revealed a greater diversity of MYB genes in plants compared to fungi and animals (Riechmann et al., 2000). Recent studies underscore the importance of MYB TFs in stress responses, where they bind to specific cis-acting elements in gene promoters to regulate stress-responsive gene expression (Chen et al., 2022c; Zhang et al., 2025). MYB proteins are classified into four types based on their DNA-binding domains, with each type contributing to various functions, including secondary metabolism and stress response, exemplified by the R2R3-MYB protein’s role in abiotic stress signaling (Dubos et al., 2010; Lu et al., 2009).
Discussion
The discussion section of the research paper highlights the significant roles of MYB transcription factors (TFs) in plant stress responses, particularly under abiotic stress conditions such as drought and salinity. Studies have shown that UV-B light can downregulate AtMYB4 expression in *Arabidopsis*, while R3-MYB proteins, such as OsTCL1 and OsTCL2 in *Oryza sativa*, are implicated in delaying seed germination under stress. Additionally, R4-MYB proteins, like AtSNAPc4, are involved in small nuclear RNA gene transcription, affecting pollen viability and gametophytic functions. Despite extensive research on MYB TFs, existing reviews primarily focus on their structural features and roles in stress responses, leaving gaps in understanding their comprehensive regulatory networks, particularly concerning hormonal pathways.
The review aims to fill these gaps by systematically addressing the structure, classification, and evolution of MYB TFs, their involvement in plant hormone signaling, and their mechanisms in enhancing stress resistance and secondary metabolism. It emphasizes the need for a more integrated perspective on MYB TFs, which could provide valuable insights for improving crop resilience to abiotic stress. The findings suggest that MYB TFs are crucial in regulating plant growth and development, as well as in mediating responses to environmental stresses through complex interactions with various plant hormones, including abscisic acid (ABA), jasmonic acid (JA), and brassinosteroids (BR). This comprehensive understanding is essential for advancing genetic resources and theoretical foundations for stress-resistant crop breeding.