Insights into plant phosphate sensing and signaling

Resumo

O fósforo (P) é um macronutriente essencial para o crescimento das plantas; portanto, o nível de P no solo é crítico para o potencial de produtividade das culturas na agricultura. Como os níveis de Pi limitam a produtividade das culturas em muitas condições de solo, é crucial compreender os mecanismos pelos quais as plantas se adaptam a condições de baixo fosfato (Pi) no solo e interagem com seu microbioma para melhorar a eficiência de uso de P pelas culturas, a fim de garantir a segurança alimentar global. Avanços recentes foram feitos para alcançar esse objetivo ao aprofundar nossa compreensão da resposta da planta a condições limitantes de Pi para manter a homeostase de P. Nesta revisão, avaliamos os avanços feitos no sensoriamento e na sinalização locais e sistêmicos de Pi, e nos eventos moleculares para absorção, redistribuição e interações planta‑simbionte de Pi. Esses achados oferecem importantes caminhos para a bioengenharia de culturas agrícolas com características para maior aquisição e utilização de Pi .

Abstract

Phosphorus (P) is a macronutrient essential for plant growth, therefore, soil P level is critical to crop yield potential in agriculture. As Pi levels limit crop yield under many soil conditions, it is crucial to understand the mechanisms by which plants adapt to low-phosphate (Pi) soil conditions and interact with their soil microbiome to improve crop P use efficiency, in order to ensure global food security. Recent advances have been made towards achieving this goal through advancing our understanding of the plant’s response to limiting Pi conditions to maintain P homeostasis. In this review, we assess advances made in local and systemic Pi sensing and signaling, and in the molecular events for Pi absorption, redistribution and plant–symbiont interactions. These findings offer important avenues for bio-engineering of agricultural crops with traits for enhanced Pi acquisition and utilization.