Humic acids interfere with nutrient sensing in plants owing to the differential expression of TOR

Resumo

As consequências ambientais da agricultura industrial têm chamado cada vez mais a atenção para novas biotecnologias. O uso de bioestimulantes à base de substâncias húmicas cresceu cerca de 10% ao ano, permitindo economia de nutrientes devido ao seu conhecido efeito na absorção de íons. No entanto, respostas significativas das plantas aos ácidos húmicos têm sido observadas sob condições de estresse moderado. O efeito dos ácidos húmicos na regulação das plantas permanece obscuro. As plantas precisam ajustar constantemente seu crescimento de acordo com as condições ambientais, e o acoplamento da disponibilidade de nutrientes e energia com fatores de crescimento é a chave para o crescimento e a divisão celular. O alvo da rapamicina é uma quinase conservada que regula o crescimento e o metabolismo celular em resposta a condições nutricionais normais e outros sinais ambientais. Aqui, relatamos que baixas concentrações de ácidos húmicos no meio aquoso alteraram a expressão do alvo da rapamicina, modificando a percepção de nutrientes em plântulas de milho. Não foram encontradas relações diretas entre a expressão diferencial do alvo da rapamicina e os níveis de metabólitos (aminoácidos, açúcares ou ácidos orgânicos) nos tecidos da parte aérea ou das raízes. As substâncias húmicas perturbam a percepção do status nutricional celular e alteram a via de sinalização envolvida na detecção de nutrientes pelas plantas.

Abstract

The environmental consequences of industrial agriculture have increasingly called attention to new biotechnologies. The use of biostimulants based on humic substances has grown by about 10% per year allowing for nutrient economy due to their well-known effect on ion uptake. However, significant plant responses to humic acids have been observed under moderate-stress conditions. The effect of humic acids on plant regulation remains unclear. Plants need to constantly adjust their growth according to environmental conditions and coupling the availability of nutrients and energy with growth factors is the key to cell growth and division. The target of rapamycin is a conserved kinase that regulates cell growth and metabolism in response to normal nutritional conditions and other environmental cues. Here, we report that low concentrations of humic acids in the aqueous medium changed the expression of the target of rapamycin, modifying nutrient sensing in maize seedlings. No direct relationships were found among the differential expression of the target of rapamycin and metabolites levels (amino acids, sugars, or organic acids) in shoot or root tissues. The humic substances disturb the perception of cell nutrient status and changes the signaling pathway involved in nutrient sensing in plants.