Peran Gen Regulator Negatif Terhadap Cekaman Abiotik Kekeringan
ANKY ZANNATI
Kantor Pusat Riset Bioteknologi
Badan Riset dan Inovasi Nasional (BRIN)
Jl Raya Jakarta Bogor KM 46, Cibinong, Jawa Barat Telp. +62-21-87907604/87907636, fax: +62(0)87907612 Email: anky001@brin.go.id
Pendahuluan
Cekaman osmotik yang disebabkan oleh kekeringan dan salinitas adalah masalah utama di dunia yang dapat menyebabkan kerugian pada produksi pertanian.
Berdasarkan hal ini, maka penting untuk memahami mekanisme tanaman dalam merespon sinyal cekaman dan beradaptasi dengan lingkungan yang tercekam.
Perkembangan bioteknologi tanaman telah melalui jalan yang panjang bersama dengan pemuliaan klasik dengan tujuan yang sama, yaitu merakit tanaman yang dapat beradaptasi
lingkungan yang tercekam.
Perkembangan diantaranya melalui pemuliaan berbasis marka molekuler,
pembentukan tanaman transgenik, mutagenesis acak fisik, kimia atau biologi.
Kini teknologi pengeditan genom CRISPR/Cas9 telah memberi jalan untuk perbaikan atau modifikasi tanaman yang lebih efisien dan presisi (Bortesi dan Fisher, 2015). Mutagenesis
dari gen regulator negatif melalui teknik CRISPR/Cas9 pada suatu jalur sinyal cekaman menjadi cara alternatif untuk
memproduksi tanaman yang toleran terhadap cekaman (Debbarma et al., 2019).
Transduksi Sinyal Cekaman Kekeringan pada Tanaman
Tanaman memiliki mekanisme tersendiri untuk tetap bertoleransi pada cekaman dan tetap dapat melanjutkan hidup (Zhu et al., 2016). Pada cekaman kekeringan, sinyal utama untuk sel tanaman adalah terkait dengan cekaman osmotik (Zhu et al., 2016).
Terdapat ratusan gen telah diidentifikasi yang terlibat dalam respon terhadap cekaman kekeringan, beberapa terkait dengan persepsi sinyal cekaman (Zhang et al,. 2017) dan lainnya terkait dengan transduksi dan adaptasi sinyal (Kim et al., 2014).
Gen-gen responsif terhadap cekaman
kekeringan dapat dibagi menjadi gen fungsional dan gen regulator. Produk gen fungsional yang bekerja secara langsung menahan cekaman antara lain adalah gen aquaporin, faktor osmoregulasi (seperti
sukrosa, prolin dan betaine), gen sintase, dan gen protein pelindung (protein LEA, molecular chaperone).
Produk dari gen regulator antara lain adalah protein kinase, protein fosfatase, gen terkait metabolisme fosfolipid dan gen faktor transkripsi terkait cekaman.
Protein tersebut terlibat dalam transduksi sinyal dan regulasi ekspresi gen untuk merespon cekaman secara tidak langsung. Protein ini juga berpartisipasi dalam mengatur ekspresi dan aktivitas molekul efektor lainnya (Yang et al., 2021).
Gen-gen Regulator
Gen regulator adalah gen yang mengatur transduksi sinyal stres dan ekspresi gen fungsional. Gen regulator respon cekaman kekeringan
dapat dibagi ke dalam tiga kategori.
Kategori pertama adalah faktor transkripsi yang berkaitan dengan regulasi ekspresi gen cekaman, antara lain yaitu bZIP (basic leucine zipper, MYB/MYC (oncogene), EREBP (Ethylene-responsive element binding protein), CRT (C-repeat)/DRE (dehydration-responsive element) binding factor, DREB1A (DRE binding 1A).
Faktor transkripsi tersebut diinduksi oleh cekaman air, dimana ekspresinya dapat mengatur ekspresi berbagai gen fungsional (Yang et al., 2021).
Kategori kedua adalah protein kinase yang terlibat dengan sensing dan
transduksi sinyal cekaman, seperti receptor protein kinases, ribosomal protein kinases, dan transcription regulatory protein kinases.
Protein kinase tersebut memainkan peran untuk amplifikasi kaskade sinyal cekaman, diantaranya berupa protein yang termasuk dalam kaskade mitogen-activated protein kinases (MAPK). MAPK adalah salah satu kelompok transferase terbesar yang mengkatalisis fosforilasi substrat protein pada residu serin atau treonin (Xu et al., 2014). Pada tanaman, MAPK memiliki peran penting dalam transduksi sinyal dan mengambil bagian dalam proses seluler termasuk
respons pertumbuhan, perkembangan, dan respon terhadap cekaman
lingkungan seperti suhu tinggi atau rendah, radiasi UV, ozon, kekeringan, cekaman logam berat, luka dan infeksi patogen
(Danquah et al., 2014).
Diketahui ada dua tipe kaskade MAPK, yaitu MAP kinase kinases (MAPKK) dan MAP kinase kinase kinases (MAPKKK) (Yang et al., 2021).
Kategori ketiga berkaitan dengan second messenger dan transduksi enzim, seperti fosfolipase D dan fosfolipase C. Fosfolipase C mengkatalisis hidrolisis PIP menjadi diesterphthalein glycerol (DG) dan inositol triphosphate (IP3). IP3 dapat menginduksi pelepasan kalsium (Ca2+) yang disimpan dalam retikulum endoplasma ke dalam sitoplasma,
sehingga memulai terjadinya proses transduksi sinyal intraseluler (Yang et al., 2021). Tanaman memiliki gen regulator positif dan negatif untuk menjaga keseimbangan antara pertumbuhan dan respon cekaman. Dalam beberapa tahun terakhir, beberapa regulator negatif dan positif telah diidentifikasi terlibat dalam respons tanaman terhadap cekaman abiotik (Ma et al., 2019).
1. Gen Regulator Terkait Transduksi Sinyal
Gen Regulator Negatif Kinase CIPK11
Kalsium (Ca2+), sebagai second messenger yang penting pada tanaman, dirangsang oleh berbagai perubahan lingkungan seperti cekaman kekeringan dan garam. Kalsium
bertanggung jawab untuk mentransduksi sinyal ke komponen hilir dalam jalur transduksi (Kudla et al., 2010). Calcineurin B-like protein (CBLs) bekerja sebagai komponen utama dalam sensor Ca2+ yang merasakan sinyal dan berinteraksi dengan
mengaktifkan famili protein kinase Ser/Thr yang disebut dengan CBL Interacting Protein Kinases (CIPKs) dan memodulasi sejumlah besar protein kinase (Gong et al., 2004). Pada Arabidopsis terdapat 10 CBL dan 26 CIPK yang merupakan bagian dari jalur CBL-CIPK (Kanwar et al., 2014). Diketahui bahwa CIPK11 meregulasi gen Abscisic acid insensitive-5 (ABI5), yang terlibat dalam regulasi respon ABA dalam cekaman (Zhou et al., 2015).
Ma et al., (2019)
melaporkan bahwa tanaman yang mengalami
overekspresi CIPK11 (CIPK11OE) menunjukkan hipersensitivitas terhadap cekaman kekeringan dengan meningkatnya kehilangan air dari daun dan akumulasi spesies oksigen reaktif (reactive oxygen species –
ROS). Sebagai contoh, adanya CIPK11OE pada Arabidopsis mengakibatkan penurunan toleransi
tanaman terhadap cekaman kekeringan. Jika
dibandingkan dengan tanaman tipe liar, tanaman CIPK11OE menunjukkan kehilangan air daun yang lebih tinggi dan kandungan ROS yang lebih tinggi setelah perlakuan kekeringan.
Analisis biokimia
mengungkapkan bahwa CIPK11 berinteraksi dengan Di19-3 secara in vivo dan mampu memfosforilasi Di19- 3 secara in vitro. Studi genetik mengungkapkan bahwa fungsi CIPK11 dalam mengatur cekaman
kekeringan bergantung pada Di19-3 (Ma et al., 2019).
Di19-3 merupakan bagian dari famili protein Di19 (dehidrasi-induced19), sebuah famili faktor transkripsi yang
mengandung dua domain yaitu zinc finger Cys-2/His-2 hidrofilik dan terlibat dalam respon terhadap cekaman abiotik (Liu et al., 2013).
Sebagian besar anggota famili diekspresikan di semua organ dan sebagian besar terlokalisasi di nukleus (Mila et al., 2006). Sebagai aktivator transkripsi, Di19-3 terlibat dalam respon tanaman terhadap salinitas, kekeringan, ABA, dan H2O2
(Qin et al., 2014). Tanaman yang tidak memiliki fungsi Di19-3 menunjukkan toleransi kekeringan yang
lebih tinggi, sedangkan overekspresi CIPK11 pada mutan di19-3 tidak memberikan fenotipe toleran kekeringan. Data ini menunjukkan bahwa CIPK11 berperan dalam respon cekaman kekeringan melalui interaksinya dengan faktor transkripsi Di19-3 (Ma et al., 2019).
Transkrip gen responsif cekaman, seperti RAB18, RD29A, RD29B, dan DREB2A mengalami penurunan tingkat ekspresi pada
tanaman CIPK11OE. Hasil ini konsisten dengan tingkat kelangsungan hidup tanaman CIPK11OE yang lebih rendah setelah perlakuan cekaman kekeringan. Hal tersebut didukung juga dengan hasil penelitian yang
menunjukkan kinase CIPK11 berfungsi sebagai regulator umum dan negatif dalam ketahanan cekaman
kekeringan melalui pengaruh kandungan berbagai
senyawa kimia terkait cekaman, termasuk prolin, MDA, dan H2O2 dalam kondisi cekaman (Ma et al., 2019).
Regulator Negatif pada Jalur Sinyal Asam
Absisat (ABA) Terkait Kekeringan
Asam absisat (ABA) adalah fitohormon yang memainkan peran penting dalam mengatur beragam tahap perkembangan
tanaman dan tingkat
toleransi terhadap cekaman abiotik, seperti kekeringan (Fujii & Zhu, 2009). Secara umum, ABA memiliki peran penghambatan dalam pertumbuhan tanaman (Wang et al., 2018). Dalam kondisi defisit air, tanaman mengalokasikan asimilat dari pucuk ke pertumbuhan akar, sehingga pertumbuhan akar meluas ke lapisan tanah yang lebih dalam (Rich &
Watt, 2013).
Clade A PP2C, yang berfungsi sebagai ko- reseptor ABA, merupakan komponen penting dari jalur pensinyalan ABA. Pada Arabidopsis famili clade A PP2C terdiri dari sembilan anggota (Schweighofer et al., 2004) dan kebanyakan dari anggota famili tersebut meregulasi negatif
pensinyalan ABA (Yoshida et al., 2019). Gen Oryza sativa Absisic acid insensitive-Like 2 (OsABIL2) pada padi
menyandi clade A PP2C yang terlibat dalam pensinyalan ABA. Overekspresi dari OsABIL2 menyebabkan tanaman tidak merespon pada perubahan ABA dan juga secara signifikan mengubah fenotipe perkembangan tanaman, termasuk kepadatan
stomata dan arsitektur akar, yang terkait dengan
hipersensitivitas terhadap cekaman kekeringan (Li et al., 2015).
Sebagian besar anggota keluarga PP2C memainkan
peran negatif dalam pensinyalan ABA dan toleransi kekeringan pada padi (Li et al., 2015). Analisis galur OsPP2C51-knockout dan OsPP2C51-overexpresi menunjukkan OsPP2C51 secara negatif mengontrol respons ABA dan secara positif mengatur
perkecambahan benih pada padi (Bhatnagar et al., 2017).
Anggota clade A PP2Cs pada padi, OsPP2C09, berperan sebagai regulator positif dalam pertumbuhan
tanaman sekaligus regulator negatif pada toleransi terhadap cekaman kekeringan melalui pensinyalan ABA (Miao et al., 2020).
Mutagenesis knockout berbasis CRISPR/Cas9 pada Gen Regulator Negatif
Tiga gen padi yaitu mitogen-activated protein kinase (OsMPK2), phytoene desaturase (OsPDS), dan betaine aldehyde
dehydrogenase (OsBADH2) telah diedit menggunakan teknik knockout
CRISPR/Cas9. Transformasi sistem CRISPR/Cas9
menggunakan metode particle bombartment dan transformasi protoplas mengungkap bahwa ketiga gen tersebut bertanggung jawab pada banyak cekaman abiotik (Shan et al., 2013).
Selain itu, pada protoplas
gandum juga terdapat dua gen yang terkait dengan cekaman abiotik yaitu TaDREB3 dan TaDREB2.
Melalui uji T7 endonuclease assay, ekspresi gen yang bermutasi telah dikonfirmasi pada sekitar 70% protoplas.
Tanaman bermutasi menunjukkan peningkatan toleransi terhadap
kekeringan dibandingkan dengan tipe liar (Kim et al., 2017).
Annexin pada tanaman memainkan peran penting dalam melindungi tanaman dari cekaman abiotik. Salah satu contohnya adalah gen annexin OsAnn3 pada padi yang telah dipelajari saat cekaman dingin dan
fungsinya diungkap melalui pembuatan mutan knockout dengan CRISPR/Cas9 (Shen et al., 2017). Selain itu, studi mengenai mekanisme toleransi cekaman pada padi juga telah dilakukan dengan mutasi pada gen SAPK2.
Hasilnya mengungkapkan bahwa tingkat ekspresi SAPK2 meningkat dalam kondisi cekaman kekeringan dan salinitas (Lou et al., 2017). Curtin et al., (2018) melakukan mutagenesis knockout berbasis
CRISPR/Cas9 dari dua gen Drb2a dan Drb2b pada kedelai dan mendapatkan bahwa gen ini mengatur toleransi garam dan kekeringan.
Beberapa molekul pensinyalan juga terdapat pada tomat, yaitu mitogen-
activated protein kinases (MAPKs). Molekul pensiyalan tersebut merespons
cekaman kekeringan dengan melindungi membran sel dari kerusakan oksidatif dan mengatur transkripsi gen untuk mengatasi cekaman kekeringan. Pembuatan mutan knockout dari gen SlMAPK3 di bawah cekaman kekeringan dengan sistem CRISPR/Cas9 membuktikan bahwa asosiasi gen SlMAPK3 pada tomat mengendalikan mekanisme toleransi kekeringan (Wang et al., 2017).
2. Gen Regulator Negatif Faktor Transkripsi
Faktor transkripsi pada proses transduksi sinyal di bawah cekaman kekeringan, mengatur dan mengurangi kerusakan tanaman dengan mengaktifkan beberapa jalur, beberapa diantaranya adalah famili gen faktor transkripsi yang terkait dengan cekaman kekeringan seperti HD-Zip/bZIP,
AP2/ERF, NAC, MYB dan WRKY. Pada kondisi
cekaman kekeringan, setiap faktor transkripsi akan memainkan peran regulasi transkripsi yang berbeda, tergantung pada spesies dan strain tanaman, tahap perkembangan tanaman dan intensitas kekeringan (Erpen et al., 2017).
Pada tingkat sel, cekaman kekeringan dapat memicu
kelebihan ROS sehingga mempengaruhi homeostasis redoks dan cekaman
oksidatif dengan menurunkan potensi efisiensi fotosintesis, kerusakan sel akut oleh enzim peroksidase, penurunan stabilitas membran sel, sehingga mengakibatkan daun layu (Choudhury et al., 2017).
Overekspresi beberapa gen penting mengungkapkan peran beberapa faktor transkripsi pada kekeringan.
Sebagai contoh, overekspresi DREB/CBFs dapat memicu gen target hilir yang mengkode gen LEA seperti COR14B (Morran et al., 2011), dehydrin, dan
Colethylene Response Factor 53 (AtERF53) dari famili AP2/ERF, faktor transkripsi yang diinduksi kekeringan.
Selain itu, overekspresi AtERF53 memberikan fenotipe toleran kekeringan yang tidak stabil pada
tanaman Arabidopsis (Fan et al., 2016). Studi tentang domain RING E3 ubiquitin ligase (RGLG2)
mengungkapkan adanya interaksi dengan AtERF53 dan mediasi degradasi proteasome 26S yang menunjukkan fenotipe toleran kekeringan, sehingga bisa dikatakan bahwa pola interaksi molekuler RGLG2 secara negatif mengatur respon cekaman kekeringan (Fan et al., 2016). Selain itu, gen MeERF menunjukkan respon terhadap toleransi
cekaman kekeringan dan memberikan informasi baru tentang regulasi cekaman yang dimediasi (Fan et al., 2016). Pada tanaman Arabidopsis juga ditemukan bahwa adanya overekspresi GhERF38 mengakibatkan toleransi yang rendah terhadap cekaman
kekeringan (Ren et al., 2017).
Hal ini menunjukkan bahwa keluarga protein ERF
responsif terhadap cekaman kekeringan di berbagai spesies tanaman.
Teknologi CRISPR/Cas9 menjadi alat yang penting untuk mempelajari knockout atau analisis hilangnya fungsi gen (loss-of-function) di berbagai tanaman.
Modifikasi genom dengan pendekatan CRISPR/Cas9 diharapkan dapat
menghasilkan mutasi yang akan diturunkan pada generasi selanjutnya dan modifikasi genom yang bebas integrasi gen asing dan toleran terhadap cekaman abiotik pada tanaman padi (Mao et al., 2016). Sebagai contoh, gen OsERF922 yang peka terhadap garam telah berhasil ditargetkan pada tanaman padi (Liu et al., 2012). Selain itu, gen respon kekeringan OsDREB juga dijadikan target dalam aplikasi menggunakan CRISPR/Cas9 (My et al., 2016). Knockout dengan teknik CRISPR/Cas9 pada annexin gen regulator negatif (OsAnn3) yang
responsif terhadap cekaman dingin juga telah dilakukan (Shen et al., 2017).
Pengeditan CRISPR/Cas9 gen ARGOS8, regulator negatif dari respon etilen pada jagung, menghasilkan sifat tanaman yang toleran kekeringan (Shi et al., 2017), demikian juga dengan pengeditan dari gen faktor transkripsi yang responsif terhadap cekaman, wheat dehydration-responsive element binding protein 2 (TaDREB2), dan wheat ethylene-responsive factor 3 (TaERF3) menggunakan CRISPR/ Cas9 (Kim et al., 2018). Hasil ini membuktikan bahwa sistem CRISPR/Cas9 dapat dimanfaatkan secara efektif dan potensial untuk menghasilkan varietas tanaman yang toleran cekaman abiotik.
Pengeditan genom dengan sistem CRISPR/Cas9 mampu menginduksi mutasi yang dapat diturunkan untuk toleransi cekaman abiotik pada padi. Salah satu contohnya adalah
pengeditan gen OsERF109 (Mishra et al., 2018).
Toleransi cekaman abiotik ganda pada padi bisa ditingkatkan melalui pengeditan genom, terutama pada gen OsBIERF1, OsBIERF3 dan OsBIERF4 yang termasuk dalam famili ERF (Wang et al., 2016). Pengeditan multipleks spesifik target dari ERF regulasi negatif dilakukan menggunakan
sistem pengeditan genom CRISPR/Cas9, dengan tujuan untuk pengembangan beberapa toleransi cekaman abiotik pada tanaman model dan tanaman pangan.
Prospek
Gen responsif cekaman abiotik berupa regulator negatif dapat dipilih dari beragam tanaman dan digunakan untuk analisis mutasi knockout sebagai alat untuk mempelajari beragam respons tanaman terhadap cekaman abiotik tunggal atau ganda. Penerapan pengeditan genom memiliki potensi untuk
pengembangan ketahanan cekaman abiotik pada
tanaman. CRISPR/Cas9 dapat menghasilkan CRISPR edited lines (CRELs) dengan
mutagenesis pada tanaman melalui knockout. Toleransi cekaman abiotik tunggal atau ganda pada tanaman akan diturunkan dari gen target yang diedit oleh CRISPR. Sistem pengeditan genom CRISPR/Cas9 secara luas dianggap sebagai teknologi Non-GM. Oleh karena itu, pendekatan tersebut menjadi terobosan yang menjanjikan masa depan bioteknologi pertanian dalam
peningkatan sifat agronomi kualitatif dan kuantitatif tanaman agar tanaman dapat mempertahankan produktifitasnya dalam kondisi perubahan iklim,
sekaligus diterima oleh publik.
Daftar Pustaka
Bhatnagar N, Min MK, Choi EH, Kim N, Moon SJ, Yoon I, Kwon T, Jung KH, Kim BG.
(2017). The protein phosphatase 2C clade A protein OsPP2C51 positively regulates seed germination by directly inactivating OsbZIP10. Plant Molecular Biology, 93: 389-401.
Bortesi L dan Fischer R. (2015).
The CRISPR/Cas9 system for plant genome editing and beyond. Biotechnology Advances. 33:41-52.
Cheng MC, Hsieh EJ, Chen, JH, Chen HY, Lin TP. (2012).
Arabidopsis RGLG2, functioning as a RING E3 ligase, interacts with AtERF53 and negatively regulates the plant drought stress response. Plant Physiology, 158(1):363–375.
https
://doi.org/10.1104/pp.111.1 89738.
Choudhury FK, Rivero RM, Blumwald E, Mittler R.
(2017). Reactive oxygen species, abiotic stress and stress combination. Plant Journal, 90, 856–867. https ://doi.
org/10.1111/tpj.13299.
Curtin SJ, Xiong Y, Michno JM, Campbell BW, Stec AO, ermák T, Starker C, Voytas DF, Eamens AL, Stupar RM.
(2018). CRISPR/Cas9 and TALENs generate heritable mutations for genes involved in small RNA processing of Glycine max and Medicago truncatula.
Plant Biotechnology. J, 16, 1125–1137.
Danquah A, Zélicourt A, Colcombet J, Hirt H. (2014).
The role of ABA and MAPK signaling pathways in plant abiotic stress responses.
Biotechnology Advance. 32,
40–52. doi:
10.1016/j.biotechadv.2013.
09.006.
Debbarma J, Sarki YN, Saikia B, Boruah HPD, Singha DL, Chikkaputtaiah C. (2019).
Ethylene Response Factor (ERF) Family Proteins in Abiotic Stresses and CRISPR- Cas9 Genome Editing of ERFs for Multiple Abiotic Stress Tolerance in Crop Plants: A Review. Molecular Biotechnology. 61, 153–172.
Erpen L, Devi HS, Grosser JW, Dutt M. (2017). Potential use of the DREB/ERF, MYB, NAC and WRKY transcription factors to improve abiotic and biotic stress in transgenic plants. Plant Cell, Tissue and Organ Culture (PCTOC), 132(1), 1–
25. doi:10.1007/s11240- 017-1320-6.
Fan W, Hai M, Guo Y, Ding Z, Tie W, Ding X. (2016). The ERF transcription factor family in cassava:
Genomewide
characterization and expression analyses against drought stress. Scientific Reports, 6, 1–12. https ://doi.org/10.1038/srep3 7379.
Fujii H, Zhu JK. (2009).
Arabidopsis mutant deficient in 3 abscisic acid- activated protein kinases reveals critical roles in growth, reproduction, and stress. Proceedings of the
National Academy of Sciences of the United States of America 106: 8380-8385.
Gong D, Guo Y, Schumaker KS, Zhu JK. (2004). The SOS3 family of calcium sensors and SOS2 family of protein kinases in Arabidopsis. Plant Physiology, 134, 919–926.
Hu H, Xiong L. (2014). Genetic engineering and breeding of drought-resistant crops.
Annu. Rev. Plant Biol, 65, 715–741.
Rentel MC, Knight MR. (2004).
Oxidative stress-induced calcium signaling in Arabidopsis. Plant Physiology, 135, 1471–1479.
Kanwar P, Sanyal SK, Tokas I, Yadav AK, Pandey A, Kapoor S, Pandey GK. (2014).
Comprehensive structural, interaction and expression analysis of CBL and CIPK complement during abiotic stresses and development in rice. Cell Calcium, 56, 81–95.
Kim D, Alptekin B, Budak H.
(2018). CRISPR/Cas9 genome editing in wheat.
Functional and Integrative Genomics, 18(1):31–41.
https
://doi.org/10.1007/s1014 2- 017-0572-x.
Kim TH. (2014). Mechanism of ABA Signal Transduction_
Agricultural Highlights for Improving Drought Tolerance. Journal Plant Biology, 57, 1–8.
Kolukisaoglu U, Weinl S, Blazevic D, Batistic O, Kudla J. (2004). Calcium sensors and their interacting protein kinases: Genomics of the Arabidopsis and rice CBL- CIPK signaling networks.
Plant Physiology, 134, 43–
58.
Kudla J, Batistic O, Hashimoto K. (2010). Calcium signals:
The lead currency of plant information processing.
Plant Cell, 22, 541–563.
Li C, Shen H, Wang T, Wang X.
(2015). ABA regulates subcellular redistribution of OsABI-LIKE2, a negative regulator in ABA Signaling, to control root architecture and drought resistance in Oryza sativa. Plant & Cell Physiology, 56: 2396-2408.
Liu D, Chen X, Liu J, Ye J, Guo Z.
(2012). The rice ERF transcription factor OsERF922 negatively regulates resistance to Magnaporthe oryzae and salt tolerance. Journal of Experimental Botany, 63,
3899–3911. https
://doi.org/10.1093/jxb/err3 1 3.
Liu WX, Zhang FC, Zhang WZ, Song LF, Wu WH, Chen YF.
(2013). Arabidopsis Di19 functions as a transcription factor and modulates PR1, PR2, and PR5 expression in response to drought stress.
Molecular Plant, 6, 1487–
1502.
Lou D, Wang H, Liang G, Yu D.
(2017). OsSAPK2 confers abscisic acid sensitivity and tolerance to drought stress in rice. Frontiers In Plant Science, 8, 993.
Ma Y, Cao J, Chen Q, He J, Liu Z, Wang J,Yang Y. (2019). The Kinase CIPK11 Functions as a Negative Regulator in Drought Stress Response in Arabidopsis. International Journal of Molecular Sciences, 20(10): 2422.
doi:10.3390/ijms20102422.
Mao Y, Zhang Z, Feng Z, Wei P, Zhang H, Zhu J. (2016).
Development of germ-line- specific CRISPR–Cas9 systems to improve the production of heritable gene
modifications in
Arabidopsis. Plant Biotechnology Journal. https ://doi.org/10.1111/
pbi.12468.
Miao J, Li X, Li X, Tan W, You A, Wu S, Zhou Y. (2020).
OsPP2C09, a negative regulatory factor in abscisic acid signaling, plays an essential role in balancing plant growth and drought tolerance in rice. New Phytologist.
doi:10.1111/nph.16670.
Milla MA, Townsend J, Chang IF, Cushman JC. (2006). The Arabidopsis AtDi19 gene family encodes a novel type of Cys2/His2 zinc-finger protein implicated in ABA- independent dehydration, high-salinity stress and light signaling pathways. Plant Mololecular Biology, 61, 13–
30.
Mishra R, Joshi R K, Zhao K.
(2018). Genome editing in rice: Recent advances, challenges, and future implications. Frontiers in Plant Science, https ://doi.org/10.3389/fpls.201 8.01361.
Morran S, Eini O, Pyvovarenko T, Parent B, Singh R, Ismagul A. (2011). Improvement of stress tolerance of wheat and barley by modulation of expression of DREB⁄CBF factors. Plant Biotechnology.
https ://doi.org/10.11 11/j.1467-7652.2010.00547 .x.
My T, Hoang L, Tran TN, Kieu T, Nguyen T, Williams B, Wurm P, Bellaires S, Mundree S.
(2016). Improvement of salinity stress tolerance in rice: Challenges and opportunities, Agronomy, 6,
54. https
://doi.org/10.3390/agron omy60 40054 .
Nee G, Kramer K, Nakabayashi K, Yuan B, Xiang Y, Miatton E, Finkemeier I, Soppe WJJ.
(2017). DELAY OF GERMINATION1 requires PP2C phosphatases of the ABA signalling pathway to control seed dormancy, 8:
72.
Osakabe Y, Yamaguchi- Shinozaki K, Shinozaki K, Tran LS. (2013). Sensing the environment: Key roles of membrane-localized kinases in plant perception and response to abiotic stress.
Journal Of Experimental Botany, 64, 445–458.
Qin LX, Li Y, Li DD, Xu WL, Zheng Y, Li XB. (2014).
Arabidopsis drought- induced protein Di19-3 participates in plant response to drought and high salinity stresses. Plant Molecular Biology, 86, 609–
625.
Razzaq A, Saleem F, Kanwal M, Mustafa G, Yousaf S, Imran Arshad H M, Joyia FA.
(2019). Modern Trends in Plant Genome Editing: An Inclusive Review of the CRISPR/Cas9 Toolbox.
International Journal of Molecular Sciences, 20(16):
4045,
doi:10.3390/ijms20164045.
Ren, MY, Feng RJ, Shi HR, Lu LF, Yun TY, Peng M. (2017).
Expression patterns of members of the ethylene signaling-related gene families in response to
dehydration stresses in cassava. PLoS ONE, 12(5), 1–
24. https ://doi.
org/10.1371/journ al.pone.01776 21.
Rentel MC, Knight MR. (2004).
Oxidative stress-induced calcium signaling in Arabidopsis. Plant Physiology, 135, 1471–1479.
Rich SM, Watt M. (2013). Soil conditions and cereal root system architecture: review and considerations for linking Darwin and Weaver.
Journal of Experimental Botany, 64: 1193-1208.
Rodrigues A, Adamo M, Crozet P, Margalha L, Confraria A, Martinho C, Elias A, Rabissi A, Lumbreras V, Gonzalez- Guzman M. (2013). ABI1 and PP2CA phosphatases are negative regulators of Snf1- related protein kinase1 signaling in Arabidopsis.
Plant Cell, 25: 3871-3884.
Schweighofer A, Hirt H, Meskiene I. (2004). Plant PP2C phosphatases:
emerging functions in stress signaling. Trends in Plant Science, 9: 236-243.
Shan Q, Wang Y, Li J, Zhang Y, Chen K, Liang Z, Zhang K, Liu J, Xi JJ, Qiu JL. (2013).
Targeted genome
modification of crop plants using a CRISPR-Cas system.
Nature Biotechnol, 31, 686–
688.
Shen C, Que Z, Xia Y, Tang N, Li D, He R, Cao M. (2017).
Knock out of the annexin
gene OsAnn3 via
CRISPR/Cas9-mediated genome editing decreased cold tolerance in rice.
Journal Plant Biology, 60, 539–547.
Shi J, Gao H, Wang H, Lafitte HR, Archibald RL, Yang M.
(2017). ARGOS8 variants generated by CRISPR–Cas9 improve maize grain yield under field drought stress conditions. Plant Biotechnology Journal, 15(2):207–216. https ://doi.
org/10.1111/pbi.12603 . Wang P, Zhao Y, Li Z, Hsu CC,
Liu X, Fu L, Hou YJ, Du Y, Xie S, Zhang C. (2018).
Reciprocal regulation of the TOR kinase and ABA receptor balances plant growth and stress response.
Molecular Cell, 69: 100-112.
Wang F, Wang C, Liu P, Lei C, Hao W, Gao Y. (2016).
Enhanced rice blast resistance by CRISPR/Cas9- Targeted mutagenesis of the ERF transcription factor gene OsERF922. PLoS ONE, 11(4), 1–18. https ://doi.org/10.1371/ journ al.pone.01540 27.
Wang L, Chen L, Li R, Zhao R, Yang M, Sheng, J, Shen L.
(2019).Reduced drought tolerance by CRISPR/Cas9-
mediated SlMAPK3
mutagenesis in tomato plants. J. Agriculture Food Chemistry, 65, 8674–8682.
Xu J, Xie J, Yan C, Zou X, Ren D, Zhang S. (2014). A chemical
genetic approach
demonstrates that MPK3/MPK6 activation and NADPH oxidase-mediated oxidative burst are two independent signaling events in plant immunity.
Plant Journal, 77, 222–234.
doi: 10.1111/tpj.12382 Yang X, Lu M, Wang Y, Wang Y,
Liu Z, Chen S. (2021). A Review on Response Mechanism of Plants to
Drought Stress.
Horticulturae , 7, 50.
Yoshida T, Christmann A, Yamaguchi-Shinozaki K, Grill E, Fernie AR. (2019).
Revisiting the basal role of ABA - roles outside of stress.
Trends in Plant Science, 24:
625-635.
Yu Y, Yang D, Zhou S, Gu J, Wang F, Dong J, Huang R.
(2017). The ethylene response factor OsERF109 negatively affects ethylene biosynthesis and drought
tolerance in rice.
Protoplasma, 254(1): 401–
408. https
://doi.org/10.1007/s0070 9- 016-0960-4.
Zhang N, Yin Y, Liu X, Tong S, Xing J, Zhang Y, Pudake RN, Izquierdo EM, Peng H, Xin M. (2015) The E3 Ligase TaSAP5 Alters Drought Stress Responses by Promoting the Degradation of DRIP Proteins. Plant Physiology, 175, 1878–1892.
Zhou X, Hao H, Zhang Y, Bai Y, Zhu W, Qin Y, Yuan F, Zhao F, Wang M, Hu J. (2015).
SOS2-LIKE PROTEIN KINASE5, an SNF1-RELATED PROTEIN KINASE3-Type Protein Kinase, Is Important for Abscisic Acid Responses in Arabidopsis through Phosphorylation of ABSCISIC ACID-INSENSITIVE5. Plant Physiology, 168, 659–676.
Zhu JK. (2016). Abiotic Stress Signaling and Responses in Plants. Cell, 167, 313–324.
