Emerging Roles of SWEET Sugar Transporters in Plant Development and Abiotic Stress Responses

Resumo

Os açúcares são a principal fonte de energia em organismos vivos e desempenham papéis importantes na regulação osmótica, sinalização celular e armazenamento de energia. Os SWEETs (do inglês Sugars Will Eventually be Exported Transporters) são a mais recente família de transportadores de açúcar que funcionam como uniportadores, facilitando a difusão de moléculas de açúcar através das membranas celulares. Nas plantas, os SWEETs atuam em múltiplos processos fisiológicos, incluindo carregamento do floema, senescência, nutrição do pólen, enchimento de grãos, secreção de néctar e regulação de estresses abióticos (seca, calor, frio e salinidade) e bióticos. Nesta revisão, resumimos o papel dos transportadores SWEET no desenvolvimento vegetal e em estresses abióticos. A dinâmica de expressão gênica de vários transportadores SWEET sob diversos estresses abióticos em diferentes espécies vegetais também é discutida. Por fim, discutimos a utilização de ferramentas de edição genética (TALENs e CRISPR/Cas9) para modificar genes SWEET que possam facilitar a melhoria de características. No geral, destacam-se os avanços recentes sobre os SWEETs, que podem ser usados para a melhoria de características e tolerância a estresses abióticos em culturas.

Abstract

Sugars are the major source of energy in living organisms and play important roles in osmotic regulation, cell signaling and energy storage. SWEETs (Sugars Will Eventually be Exported Transporters) are the most recent family of sugar transporters that function as uniporters, facilitating the diffusion of sugar molecules across cell membranes. In plants, SWEETs play roles in multiple physiological processes including phloem loading, senescence, pollen nutrition, grain filling, nectar secretion, abiotic (drought, heat, cold, and salinity) and biotic stress regulation. In this review, we summarized the role of SWEET transporters in plant development and abiotic stress. The gene expression dynamics of various SWEET transporters under various abiotic stresses in different plant species are also discussed. Finally, we discuss the utilization of genome editing tools (TALENs and CRISPR/Cas9) to engineer SWEET genes that can facilitate trait improvement. Overall, recent advancements on SWEETs are highlighted, which could be used for crop trait improvement and abiotic stress tolerance.