Iron homeostasis in plants and its crosstalk with copper, zinc, and manganese

Resumo

Micronutrientes como cobre (Cu), manganês (Mn), ferro (Fe) e zinco (Zn) são essenciais para as plantas, e suas funções estão intimamente ligadas ao metabolismo vital. A faixa de concentração normal de cada um desses metais na planta é estreita, com deficiências e excessos causando graves implicações fisiológicas. Manter um nível ótimo desses metais redox-ativos na planta requer atividades equilibradas de transportadores que medeiam a importação para a célula, a distribuição adequada para onde é necessário e o armazenamento, e o uso em metaloproteínas e metaloenzimas dentro da célula. Compreender as complexidades da interação entre Fe e outros micronutrientes e como isso define a saúde das plantas facilitaria estratégias aprimoradas de crescimento vegetal em solos com níveis baixos/altos desses metais, com implicações para a agricultura e a fitorremediação. A revisão discute brevemente o papel desses metais na planta e expande sobre a homeostase do ferro e seu crosstalk com Cu, Zn e Mn.

Abstract

Micronutrients like copper (Cu), manganese (Mn), Iron (Fe), and Zinc (Zn) are essential for plants, and their functions are tightly linked for vital metabolism. The normal concentration range for each of these metals in the plant is narrow, with both deficiencies and excesses causing severe physiological implications. Maintaining an optimum level of these redox-active metals in the plant requires balanced activities of transporters that mediate import into the cell, proper distribution to where it is needed and storage, and use in metalloproteins and metalloenzymes within the cell. Understanding the complexities of interaction between Fe and other micronutrients and how it defines the health of the plants would facilitate improved plant growth strategies on soils with the low/high levels of these metals, with implications for agriculture and phytoremediation. The review briefly discusses the role of these metals in plant and expands on iron homeostasis and its crosstalk with Cu, Zn, and Mn.