High-affinity sodium uptake in land plants

Resumo

A absorção de Na+ de alta afinidade em plantas e sua mediação por transportadores HKT foram estudadas em pouquíssimas espécies. Este estudo amplia o conhecimento sobre a absorção de Na+ de alta afinidade em plantas terrestres, tanto em relação às características de absorção quanto ao envolvimento dos transportadores HKT. Em plantas não floríferas, analisamos o conteúdo de Na+ de musgos selvagens, realizamos experimentos sobre a absorção de K+ e Na+ na faixa micromolar de concentrações com o musgo Physcomitrella patens e a hepática Riccia fluitans, estudamos um mutante Δhkt1 de P. patens e identificamos os genes HKT da lycopodiopsida (musgo club-moss) Selaginella moellendorffii. Em plantas com flores, estudamos a absorção de Na+ na faixa micromolar de concentrações em 16 espécies de plantas cultivadas, identificamos os transportadores HKT que poderiam mediar a absorção de Na+ de alta afinidade em várias espécies da tribo Triticeae e descrevemos algumas características da absorção de Na+ de alta afinidade em outras espécies. Nossos resultados sugerem que a absorção de Na+ de alta afinidade ocorre na maioria das plantas terrestres. Em muito poucas delas, como o arroz e as espécies das tribos Triticeae e Aveneae da família Poaceae, ela provavelmente é mediada pelos transportadores HKT. Em outras plantas, a absorção de Na+ de alta afinidade é mediada por um ou vários transportadores cujas respostas à presença de K+ ou Ba2+ são fundamentalmente diferentes das dos transportadores HKT.

Abstract

High-affinity Na⁺ uptake in plants and its mediation by HKT transporters have been studied in very few species. This study expands the knowledge of high-affinity Na⁺ uptake in land plants for both uptake characteristics and involvement of HKT transporters. In non-flowering plants, we analyzed the Na⁺ content of wild mosses, carried out experiments on K⁺ and Na⁺ uptake in the micromolar range of concentrations with the moss Physcomitrella patens and the liverwort Riccia fluitans, studied a Δhkt1 mutant of P. patens and identified the HKT genes of the lycopodiophyta (clubmoss) Selaginella moellendorffii. In flowering plants we studied Na⁺ uptake in the micromolar range of concentrations in 16 crop plant species, identified the HKT transporters that could mediate high-affinity Na⁺ uptake in several species of the Triticeae tribe, and described some characteristics of high-affinity Na⁺ uptake in other species. Our results suggest that high-affinity Na⁺ uptake occurs in most land plants. In very few of them, rice and species in the Triticeae and Aveneae tribes of the Poaceae family, it is probably mediated by HKT transporters. In other plants, high-affinity Na⁺ uptake is mediated by one or several transporters whose responses to the presence of K⁺ or Ba²⁺ are fundamentally different from those of HKT transporters.