Iron homeostasis in plants – a brief overview

Resumo

O ferro desempenha um papel crucial na bioquímica e é um micronutriente essencial para plantas e humanos. Embora abundante na crosta terrestre, geralmente não é encontrado em uma forma prontamente acessível para as plantas utilizarem. Portanto, elas devem sentir e interagir com seu ambiente, e evoluíram duas estratégias moleculares diferentes para absorver ferro na raiz. Uma vez dentro, o ferro é complexado com quelantes e distribuído para tecidos dreno, onde é utilizado predominantemente na produção de cofatores enzimáticos ou componentes de cadeias de transporte de elétrons. Os processos de absorção, distribuição e metabolismo do ferro são supervisionados por mecanismos regulatórios rigorosos, em nível transcricional e pós-transcricional, para evitar que as concentrações de ferro se acumulem em excesso tóxico. O ferro também é carregado nas sementes, onde é armazenado em vacúolos ou em ferritina. Isso é importante para a nutrição humana, pois as sementes formam as partes comestíveis de muitas espécies de culturas. Como tal, aumentar o ferro em sementes e outros tecidos é um dos principais objetivos dos esforços de biofortificação, tanto por meio de melhoramento tradicional quanto de abordagens biotecnológicas.

Abstract

Iron plays a crucial role in biochemistry and is an essential micronutrient for plants and humans alike. Although plentiful in the Earth’s crust it is not usually found in a form readily accessible for plants to use. They must therefore sense and interact with their environment, and have evolved two different molecular strategies to take up iron in the root. Once inside, iron is complexed with chelators and distributed to sink tissues where it is used predominantly in the production of enzyme cofactors or components of electron transport chains. The processes of iron uptake, distribution and metabolism are overseen by tight regulatory mechanisms, at the transcriptional and post-transcriptional level, to avoid iron concentrations building to toxic excess. Iron is also loaded into seeds, where it is stored in vacuoles or in ferritin. This is important for human nutrition as seeds form the edible parts of many crop species. As such, increasing iron in seeds and other tissues is a major goal for biofortification efforts by both traditional breeding and biotechnological approaches.