Mn-euvering manganese: the role of transporter gene family members in manganese uptake and mobilization in plants

Resumo

O manganês (Mn), um elemento traço essencial, é importante para a saúde das plantas. Nas plantas, o Mn serve como cofator em processos essenciais como fotossíntese, biossíntese de lipídios e estresse oxidativo. Plantas deficientes em Mn exibem crescimento e produtividade reduzidos e são mais suscetíveis a patógenos e danos em temperaturas de congelamento. A deficiência de Mn é mais proeminente em solos alcalinos, com aproximadamente um terço dos solos do mundo sendo muito alcalinos para a produção agrícola ideal. Apesar da importância do Mn no desenvolvimento das plantas, relativamente pouco se sabe sobre como ele transita entre os tecidos vegetais e para dentro e para fora das organelas. Várias famílias gênicas de transportadores têm sido implicadas no transporte de Mn em plantas. Essas famílias de transportadores incluem NRAMP (do inglês, natural resistance associated macrophage protein), YSL (do inglês, yellow stripe-like), ZIP (do inglês, zinc regulated transporter/iron-regulated transporter [ZRT/IRT1]-related protein), CAX (do inglês, cation exchanger), CCX (do inglês, calcium cation exchangers), CDF/MTP (do inglês, cation diffusion facilitator/metal tolerance protein), P-type ATPases e VIT (do inglês, vacuolar iron transporter). Uma combinação de técnicas, incluindo análise de mutantes e Espectroscopia de Fluorescência de Raios-X por Sincrotron, pode auxiliar na identificação de transportadores essenciais de Mn. Tal conhecimento melhoraria vastamente nossa compreensão da homeostase de Mn em plantas.

Abstract

Manganese (Mn), an essential trace element, is important for plant health. In plants, Mn serves as a cofactor in essential processes such as photosynthesis, lipid biosynthesis and oxidative stress. Mn deficient plants exhibit decreased growth and yield and are more susceptible to pathogens and damage at freezing temperatures. Mn deficiency is most prominent on alkaline soils with approximately one third of the world’s soils being too alkaline for optimal crop production. Despite the importance of Mn in plant development, relatively little is known about how it traffics between plant tissues and into and out of organelles. Several gene transporter families have been implicated in Mn transport in plants. These transporter families include NRAMP (natural resistance associated macrophage protein), YSL (yellow stripe-like), ZIP (zinc regulated transporter/iron-regulated transporter [ZRT/IRT1]-related protein), CAX (cation exchanger), CCX (calcium cation exchangers), CDF/MTP (cation diffusion facilitator/metal tolerance protein), P-type ATPases and VIT (vacuolar iron transporter). A combination of techniques including mutant analysis and Synchrotron X-ray Fluorescence Spectroscopy can assist in identifying essential transporters of Mn. Such knowledge would vastly improve our understanding of plant Mn homeostasis.