Towards understanding the hierarchical nitrogen signalling network in plants

Resumo

O nitrogênio (N) é o elemento mineral mais abundante nas plantas, e a aplicação de fertilizante inorgânico de N dá uma enorme contribuição para a produção agrícola e a segurança alimentar global. No entanto, a baixa eficiência de uso de N (NUE) e a aplicação excessiva de fertilizantes nitrogenados causam problemas ambientais cada vez maiores. Compreender os mecanismos moleculares de sensoriamento e sinalização de N em plantas fornecerá bases moleculares para a melhoria da NUE das culturas. A triagem por genética direta e a análise funcional caracterizaram a via de sinalização de N centrada em NRT1.1-NLP no nível celular. Com a incorporação de abordagens de biologia de sistemas, uma rede regulatória preliminar de N foi delineada. Enquanto isso, a sinalização de N a longa distância também foi revelada no nível da planta inteira. Esta revisão destaca a compreensão mais recente da rede de sinalização de N em plantas, e também discute como integrar ainda mais a regulação hierárquica da sinalização de N em plantas .

Abstract

Nitrogen (N) is the most abundant mineral elements in plants, and the application of inorganic N fertilizer makes huge contribution to the crop production and global food security. However, low N use efficiency (NUE) and overapplication of N fertilizers causes ever-growing environmental problems. Understanding the molecular mechanisms of N sensing and signalling in plants will provide molecular basis for NUE improvement of crops. Forward genetics screening and functional analysis have characterized the NRT1.1-NLP centered N signalling pathway at the cellular level. With the incorporation of systems biology approaches, a preliminary N regulatory network has been delineated. Meanwhile, long-distance N signalling has also been unveiled at the whole plant level. This review highlights most recent understanding of the N signalling network in plants, and also discusses how to further integrate hierarchical regulation of N signalling in plants.