Arabidopsis PHOSPHATE TRANSPORTER1 genes PHT1;8 and PHT1;9 are involved in root-to-shoot translocation of orthophosphat

Resumo

Contexto

Nas plantas, a absorção do solo e o transporte intercelular de fosfato inorgânico (Pi) são mediados pela família PHT1 de simpatizantes de prótons: Pi que se estendem pela membrana. A família de genes AtPHT1 de Arabidopsis thaliana compreende nove transportadores de Pi de alta afinidade putativos. Enquanto os genes AtPHT1;1 a AtPHT1;4 estão envolvidos na aquisição de Pi da rizosfera, a função dos transportadores restantes é menos clara.

Resultados

Estudos de absorção de Pi e acúmulo de tecido em mutantes inativados AtPHT1;8 e AtPHT1;9 em comparação com plantas do tipo selvagem mostraram que ambos os transportadores estão envolvidos na translocação de Pi da raiz para o broto. Após a inativação do AtPHT1;9, as alterações nos perfis de transcrição de vários genes que respondem ao status de fósforo (P) da planta indicaram uma possível função na regulação da sinalização sistêmica do status de P na planta. Foram encontradas possíveis interações genéticas entre os transportadores de PHT1, já que o perfil de transcrição de AtPHT1;5 e AtPHT1;7 foi alterado na ausência de AtPHT1;8, e o perfil de transcrição de AtPHT1;7 foi alterado no mutante Atpht1;9. Esses resultados indicam que AtPHT1;8 e AtPHT1;9 translocam Pi da raiz para o broto, mas não da solução do solo para a raiz.

Conclusão

É provável que AtPHT1;8 e AtPHT1;9 atuem sequencialmente no interior da planta durante a translocação de Pi da raiz para o broto e desempenhem um papel mais complexo na aclimatação de A. thaliana às mudanças no suprimento de Pi do que se pensava anteriormente.

Abstract

Background

In plants, the uptake from soil and intercellular transport of inorganic phosphate (Pi) is mediated by the PHT1 family of membrane-spanning proton : Pi symporters. The Arabidopsis thaliana AtPHT1 gene family comprises nine putative high-affinity Pi transporters. While AtPHT1;1 to AtPHT1;4 are involved in Pi acquisition from the rhizosphere, the role of the remaining transporters is less clear.

Results

Pi uptake and tissue accumulation studies in AtPHT1;8 and AtPHT1;9 knock-out mutants compared to wild-type plants showed that both transporters are involved in the translocation of Pi from the root to the shoot. Upon inactivation of AtPHT1;9, changes in the transcript profiles of several genes that respond to plant phosphorus (P) status indicated a possible role in the regulation of systemic signaling of P status within the plant. Potential genetic interactions were found among PHT1 transporters, as the transcript profile of AtPHT1;5 and AtPHT1;7 was altered in the absence of AtPHT1;8, and the transcript profile of AtPHT1;7 was altered in the Atpht1;9 mutant. These results indicate that AtPHT1;8 and AtPHT1;9 translocate Pi from the root to the shoot, but not from the soil solution into the root.

Conclusion

AtPHT1;8 and AtPHT1;9 are likely to act sequentially in the interior of the plant during the root-to-shoot translocation of Pi, and play a more complex role in the acclimation of A. thaliana to changes in Pi supply than was previously thought.