Strigolactones Control Root System Architecture and Tip Anatomy in Solanum lycopersicum L. Plants under P Starvation

Resumo

Os hormônios strigolactones se acumulam nas raízes das plantas sob escassez de fósforo (P) induzindo variações no fenótipo da planta. O objetivo de este estudo foi compreender se as estrigolactonas controlam alterações morfológicas e anatômicas em raízes de tomateiro (Solanum lycopersicum L.) sob oferta variável de P. Foram avaliadas as características radiculares em plântulas silvestres cultivadas em alto vs. baixo teores de P, com ou sem estrigolactonas exógenas, e em plantas selvagens e plantas cultivadas sem estrigolactonas primeiro sob alto teores de P vs. sem P, e depois sob alto teores P vs. sem P após aclimatização em baixo teores de P. As estrigolactonas exógenas estimularam o número de raízes primárias e laterais sob baixo níveis de  P. O crescimento radicular foi reduzido em plantas esgotadas por strigolactona mantidas sob privação contínua de P. O comprimento total dos pelos radiculares e radiculares, o número de raízes laterais e a anatomia da ponta radicular foram prejudicados pela baixa biossíntese de estrigolactona em plantas cultivadas sob baixos níveis P ou transferidas de baixo para nenhum teor de P. Em condições adequadas de P, os traços radiculares de plantas esgotadas por estrigolactona e do tipo selvagem foram semelhantes. Concluindo, nossos resultados indicam que as estrigolactonas (i) controlam alterações macro e microscópicas da raiz no tomateiro em função da oferta de P; e (ii) embora as características das raízes não sejam significativamente influenciadas pela suplementação adequada de P, elas são cruciais para a adaptação à deficiência de fósforo e apresentam respostas típicas a baixos níveis de P.

Abstract

The hormones strigolactones accumulate in plant roots under phosphorus (P) shortage, inducing variations in plant phenotype. In this study, we aimed at understanding whether strigolactones control morphological and anatomical changes in tomato (Solanum lycopersicum L.) roots under varying P supply. Root traits were evaluated in wild-type seedlings grown in high vs. low P, with or without exogenous strigolactones, and in wild-type and strigolactone-depleted plants grown first under high vs. no P, and then under high vs. no P after acclimation on low P. Exogenous strigolactones stimulated primary root and lateral root number under low P. Root growth was reduced in strigolactone-depleted plants maintained under continuous P deprivation. Total root and root hair length, lateral root number and root tip anatomy were impaired by low strigolactone biosynthesis in plants grown under low P or transferred from low to no P. Under adequate P conditions, root traits of strigolactone-depleted and wild-type plants were similar. Concluding, our results indicate that strigolactones (i) control macro- and microscopic changes of root in tomato depending on P supply; and (ii) do not affect root traits significantly when plants are supplemented with adequate P, but are needed for acclimation to no P and typical responses to low P.