Silicon and plant disease resistance against pathogenic fungi

Resumo

O silício (Si) é um elemento bioativo associado a efeitos benéficos nas propriedades mecânicas e fisiológicas das plantas. O silício alivia estresses abióticos e bióticos e aumenta a resistência das plantas a fungos patogênicos. Vários estudos sugeriram que o Si ativa os mecanismos de defesa das plantas, mas a natureza exata da interação entre o elemento e as vias bioquímicas que levam à resistência ainda não está clara. O silício possui propriedades bioquímicas exclusivas que podem explicar sua bioatividade como regulador dos mecanismos de defesa das plantas. Ele pode atuar como um modulador que influencia o tempo e a extensão das respostas de defesa da planta de uma maneira que lembra o papel dos mensageiros secundários na resistência sistêmica induzida; também pode se ligar a grupos hidroxila de proteínas estrategicamente envolvidas na transdução de sinais; ou pode interferir com cofatores catiônicos de enzimas que influenciam os eventos relacionados à patogênese. Portanto, o silício pode interagir com vários componentes-chave dos sistemas de sinalização de estresse das plantas, levando à resistência induzida.

Abstract

Silicon (Si) is a bioactive element associated with beneficial effects on mechanical and physiological properties of plants. Silicon alleviates abiotic and biotic stresses, and increases the resistance of plants to pathogenic fungi. Several studies have suggested that Si activates plant defense mechanisms, yet the exact nature of the interaction between the element and biochemical pathways leading to resistance remains unclear. Silicon possesses unique biochemical properties that may explain its bioactivity as a regulator of plant defense mechanisms. It can act as a modulator influencing the timing and extent of plant defense responses in a manner reminiscent of the role of secondary messengers in induced systemic resistance; it can also bind to hydroxyl groups of proteins strategically involved in signal transduction; or it can interfere with cationic co-factors of enzymes influencing pathogenesis-related events. Silicon may therefore interact with several key components of plant stress signaling systems leading to induced resistance.