Nutrient limitations on photosynthesis: from individual to combinational stresses

Resumo

A lei do mínimo de Liebig afirma que aumentar a produtividade fotossintética em solos pobres em nutrientes depende de abordar o nutriente mais limitante. A pesquisa identificou os papéis de diferentes nutrientes minerais nos processos fotossintéticos. No entanto, a regulação difusional e bioquímica da fotossíntese apresentam padrões de efeitos cumulativos que determinam conjuntamente a capacidade fotossintética. Mais importante ainda, as respostas a múltiplos estresses nutricionais não são simplesmente aditivas e requerem uma compreensão abrangente de como esses estresses interagem e impactam o desempenho fotossintético. Nesta revisão, destacamos os principais macroelementos para a fotossíntese – nitrogênio, fósforo, potássio e magnésio – focando em suas funções únicas e interações na regulação da fixação de carbono sob múltiplas deficiências nutricionais, com o objetivo de aumentar a produtividade das culturas por meio de aplicações balanceadas de nutrientes.

Abstract

Liebig’s law of the minimum states that increasing photosynthetic productivity on nutrient-impoverished soils depends on addressing the most limiting nutrient. Research has identified the roles of different mineral nutrients in photosynthetic processes. However, diffusional and biochemical regulation of photosynthesis both feature patterns of cumulative effects that jointly determine photosynthetic capacity. More importantly, responses to multiple nutrient stresses are not simply additive and require a comprehensive understanding of how these stresses interact and impact photosynthetic performance. In this review we highlight key macroelements for photosynthesis – nitrogen, phosphorus, potassium, and magnesium – focusing on their unique functions and interactions in regulating carbon fixation under multiple nutrient deficiencies, with the goal of enhancing crop productivity through balanced nutrient applications