گیاهان و تعامل آن‌ها با آلودگی محیط زیست: شناسایی آسیب، سازگاری، تحمل، پاسخ‌های فیزیولوژیکی و مولکولی ۲۰۲۲
Plants and Their Interaction to Environmental Pollution: Damage Detection, Adaptation, Tolerance, Physiological and Molecular Responses 2022

آلودگی محیط زیست، به عنوان پیامدی از فعالیت‌های گوناگون انسانی، به یک دغدغه جهانی تبدیل شده است. شهرنشینی، معدن‌کاری، انقلاب صنعتی، سوزاندن سوخت‌های فسیلی/هیزم و شیوه‌های نادرست کشاورزی، علاوه بر تخلیه نامناسب مواد زائد، تا حد زیادی مسئول تغییر نامطلوب در ترکیب محیط زیست هستند. آلودگی محیط زیست عمدتاً به انواع آلودگی هوا، آلودگی آب، آلودگی خاک، آلودگی صوتی، آلودگی حرارتی، آلودگی نوری و آلودگی پلاستیکی طبقه‌بندی می‌شود. امروزه، این واقعیت درک شده است که با افزایش آلودگی محیط زیست، ممکن است ناخالصی‌ها در گیاهان تجمع یابند، گیاهانی که برای مصارف اساسی انسان مانند غذا، پوشاک، دارو و غیره مورد نیاز هستند. آلودگی محیط زیست تأثیرات عظیمی بر رویدادهای فنولوژیکی، الگوهای ساختاری، پدیده‌های فیزیولوژیکی، وضعیت بیوشیمیایی و ویژگی‌های سلولی و مولکولی گیاهان دارد. قرار گرفتن در معرض آلودگی محیط زیست بسته به غلظت آلاینده، مدت زمان قرارگیری در معرض آن، فصل و گونه گیاهی، باعث آسیب حاد یا مزمن می‌شود. علاوه بر این، افزایش جهانی گازهای گلخانه‌ای مانند مونوکسید کربن، دی‌اکسید کربن، اکسیدهای نیتروژن، متان، کلروفلوروکربن‌ها و ازون در جو، از جمله تهدیدات اصلی تنوع زیستی است. این گازها همچنین تأثیرات آشکاری بر چرخه‌های زندگی و پراکنش گونه‌های مختلف گیاهی نشان داده‌اند. فعالیت‌های انسانی، به ویژه احتراق سوخت‌های فسیلی، مسئول افزایش پیوسته غلظت گازهای گلخانه‌ای در جو هستند. این پدیده گرمایش جهانی را تسریع می‌کند. مطالعات نشان داده‌اند که تغییرات در غلظت دی‌اکسید کربن، بارندگی و دما، فعالیت‌های فیزیولوژیکی و متابولیکی گیاه، از جمله تشکیل مواد فعال بیولوژیکی را به شدت تحت تاثیر قرار داده است. در مجموع، گیاهان با آلاینده‌ها تعامل دارند و منجر به پیامدهای نامطلوب اکولوژیکی و اقتصادی می‌شوند. بنابراین، پاسخ گیاهان به آلاینده‌ها نیازمند بررسی بیشتر از نظر شناسایی آسیب، سازگاری، تحمل و پاسخ‌های فیزیولوژیکی و مولکولی است.

تعامل پیچیده در میان سایر آلاینده‌های نوظهور، یعنی رادیوایزوتوپ‌ها، تشعشعات تلفن همراه، نانوذرات، نانوکامپوزیت‌ها، فلزات سنگین و غیره و تأثیر آنها بر استراتژی‌های سازگاری گیاه، و احتمال بازیابی، کاهش، گیاه‌پالایی و غیره، نیز باید مورد بررسی قرار گیرد. علاوه بر این، لازم است فرآیند جذب آلاینده‌ها توسط گیاه و تجمع آنها در زنجیره غذایی، و توانایی مقاومت گیاه در برابر انواع مختلف آلاینده‌های محیطی، بهتر تبیین شود. در این راستا، شناسایی مکانیسم‌های تحمل در گیاهان در برابر آلاینده‌ها می‌تواند به توسعه فناوری‌های سازگار با محیط زیست کمک کند، که نیازمند رویکردهای مولکولی برای افزایش تحمل گیاه به آلاینده‌ها، مانند تراریخته کردن گیاه و اصلاحات ژنتیکی است. تولید بیش از حد گونه‌های فعال اکسیژن ناشی از آلاینده‌ها که باعث آسیب DNA و تغییرات مرتبط با آپوپتوز می‌شوند نیز مورد بررسی قرار گرفته است. این تغییرات همچنین تغییراتی را در سطوح ترانس کریپتوم، پروتئوم و متابولوم ایجاد می‌کنند که در این کتاب مورد بحث قرار گرفته است.

* رویکردی چند بعدی و طیف گسترده‌ای از توضیحات در مورد جنبه‌های مختلف آلودگی محیط زیست و تعامل کلی غذا، محصولات تجاری، گیاهان باغبانی، گیاهان آب و تالاب، گیاهان دارویی و گونه‌های گیاهی در معرض خطر ارائه می‌دهد.
* تعدادی از ویژگی‌های رشد، ویژگی‌های فیزیولوژیکی و پدیده‌های سلولی و مولکولی گیاهان را در شرایط آلودگی محیط زیست نوظهور مورد بحث قرار می‌دهد.
* در مورد تولید بیش از حد گونه‌های فعال اکسیژن که باعث آسیب DNA و تغییرات مرتبط با آپوپتوز می‌شوند، توضیح می‌دهد.
* تغییرات در سطوح ترانس کریپتوم، پروتئوم و متابولوم را بررسی می‌کند.
* نویسندگان هر فصل را با وضوح فراوان نگاشته‌اند، ادبیات روز را بررسی کرده و تمام اطلاعات موجود را با تصاویر واضح ارائه داده‌اند.

Environmental pollution as a consequence of diverse human activities has become a global concern. Urbanization, mining, industrial revolution, burning of fossil fuels/firewood and poor agricultural practices, in addition to improper dumping of waste products, are largely responsible for the undesirable change in the environment composition. Environmental pollution is mainly classified as air pollution, water pollution, land pollution, noise pollution, thermal pollution, light pollution, and plastic pollution. Nowadays, it has been realized that with the increasing environmental pollution, impurities may accumulate in plants, which are required for basic human uses such as for food, clothing, medicine, and so on. Environmental pollution has tremendous impacts on phenological events, structural patterns, physiological phenomena, biochemical status, and the cellular and molecular features of plants. Exposure to environmental pollution induces acute or chronic injury depending on the pollutant concentration, exposure duration, season and plant species. Moreover, the global rise of greenhouse gases such as carbon monoxide, carbon dioxide, nitrous oxides, methane, chlorofluorocarbons and ozone in the atmosphere is among the major threats to the biodiversity. They have also shown visible impacts on life cycles and distribution of various plant species. Anthropogenic activities, including the fossil-fuel combustion in particular, are responsible for steady increases in the atmospheric greenhouse gases concentrations. This phenomenon accelerates the global heating. Studies have suggested that the changes in carbon dioxide concentrations, rainfall and temperature have greatly influenced the plant physiological and metabolic activities including the formation of biologically active ingredients. Taken together, plants interact with pollutants, and cause adverse ecological and economic outcomes. Therefore, plant response to pollutants requires more investigation in terms of damage detection, adaptation, tolerance, and the physiological and molecular responses.

The complex interplay among other emerging pollutants, namely, radioisotopes, cell-phone radiation, nanoparticles, nanocomposites, heavy metals etc. and their impact on plant adaptation strategies, and possibility to recover, mitigation, phytoremediation, etc., also needs to be explored. Further, it is necessary to elucidate better the process of the pollutant’s uptake by plant and accumulation in the food chain, and the plant resistance capability against the various kinds of environmental pollutants. In this context, the identification of tolerance mechanisms in plants against pollutants can help in developing eco-friendly technologies, which requires molecular approaches to increase plant tolerance to pollutants, such as plant transformation and genetic modifications. Pollutant-induced overproduction of reactive oxygen species that cause DNA damage and apoptosis-related alterations, has also been examined. They also trigger changes at the levels of transcriptome, proteome, and metabolome, which has been discussed in this book.

• Presents a multidimensional approach and a broad range of explanation on different aspects of environmental pollution and the overall interaction of food, cash crops, horticultural, water and wetland plants, herbs, and endangered plant species
• Discusses a number of growth features, physiological attributes, and the cellular and molecular phenomena of plants under emerging environmental pollution
• Explains about the overproduction of reactive oxygen species that cause DNA damage and apoptosis-related alterations
• Examines the changes at the levels of transcriptome, proteome, and metabolome
• The authors have crafted each chapter with immense clarity, reviewed up-to-date literature and presented all available information with lucid illustrations