Plant hormones and membrane transporters: integrating nutrient uptake, ion homeostasis, and stress responses through hormonal cross-talk
- M. Faizan
- J. Chen
- F. Karabulut
- R. Sharma
- S. Afzal
- P. Sharma
- P. Alam
- S. Hayat
- I. Khan
- S. M. Ahmed
- X. Dai
- H. Wan
- C. Zeng
- H. Sultan
Resumo
Os transportadores de membrana das plantas são componentes essenciais na regulação da absorção de nutrientes, da homeostase iônica e das respostas adaptativas ao estresse ambiental. Estes processos de transporte são estritamente coordenados por complexas redes de sinalização fitohormonal. Esta revisão fornece um exame aprofundado dos mecanismos moleculares pelos quais os principais hormônios vegetais, incluindo auxinas, citocininas, brassinosteroides, etileno, ácido abscísico, giberelinas, jasmonatos, estrigolactonas, melatonina, karrikinas e ácido gama-aminobutírico (GABA), modulam a atividade dos transportadores. Cada hormônio ativa vias de sinalização distintas que alteram a transcrição, a localização e a dinâmica funcional das proteínas de transporte de membrana, permitindo que as plantas ajustem finamente as respostas fisiológicas de acordo com as necessidades de desenvolvimento e os estímulos ambientais. É dada especial atenção à integração dos sinais hormonais e como esta interação governa processos-chave como o movimento estomático, o transporte de nutrientes e a corregulação hormonal. A revisão também destaca o papel do crosstalk hormônio-transportador na otimização do desempenho das plantas sob condições normais de crescimento e sob vários estresses abióticos ou bióticos. Ao dissecar estes mecanismos regulatórios, oferecemos insights sobre como o controle fitohormonal do transporte de membrana contribui para a aptidão geral da planta. Compreender a coordenação entre a sinalização hormonal e as redes de transportadores abre novos caminhos para estratégias de melhoramento de culturas. Aproveitar este conhecimento pode apoiar o desenvolvimento de variedades de plantas resilientes, com maior eficiência no uso de nutrientes, tolerância ao estresse e potencial de produtividade. Esta revisão sublinha a importância das interações transportador-hormônio como elementos centrais no desenvolvimento vegetal e na adaptação ambiental, posicionando-as como alvos-chave para futuras inovações agrícolas.
Abstract
Plant membrane transporters are essential components in the regulation of nutrient uptake, ion homeostasis, and adaptive responses to environmental stress. These transport processes are tightly coordinated by complex phytohormonal signaling networks. This review provides an in-depth examination of the molecular mechanisms through which major plant hormones including auxins, cytokinins, brassinosteroids, ethylene, abscisic acid, gibberellins, jasmonates, strigolactones, melatonin, karrikins, and gamma-aminobutyric acid (GABA) modulate transporter activity. Each hormone activates distinct signaling pathways that alter the transcription, localization, and functional dynamics of membrane transport proteins, enabling plants to fine-tune physiological responses in accordance with developmental needs and environmental stimuli. Special attention is given to the integration of hormonal signals and how this interplay governs key processes such as stomatal movement, nutrient transport, and hormonal cross-regulation. The review also highlights the role of hormone–transporter crosstalk in optimizing plant performance under both normal growth conditions and various abiotic or biotic stresses. By dissecting these regulatory mechanisms, we offer insights into how phytohormonal control of membrane transport contributes to overall plant fitness. Understanding the coordination between hormonal signaling and transporter networks opens new avenues for crop improvement strategies. Leveraging this knowledge can support the development of resilient plant varieties with enhanced nutrient use efficiency, stress tolerance, and yield potential. This review underscores the significance of transporter–hormone interactions as central elements in plant development and environmental adaptation, positioning them as key targets for future agricultural innovations.
