Nutrient-hormone relations: Driving root plasticity in plants

Resumo

O desenvolvimento ideal da planta requer a absorção de 14 elementos minerais essenciais do solo pelas raízes. Como a biodisponibilidade desses nutrientes é responsável por grandes variações no espaço e no tempo, as plantas devem ajustar dinamicamente sua arquitetura radicular para otimizar o acesso e a aquisição de nutrientes. As informações sobre a disponibilidade externa de nutrientes e a demanda da planta inteira são traduzidas em sinais celulares que frequentemente envolvem fitormônios como intermediários para desencadear uma resposta de desenvolvimento sistêmica ou localmente restrita. O momento e a extensão dessas respostas locais da raiz dependem do estado nutricional geral da planta, que é transmitido dos brotos para as raízes na forma de fitormônios ou outros sinais sistêmicos de longa distância. A integração desses sinais sistêmicos e locais determina, então, as taxas de divisão celular ou alongamento nas raízes primárias e laterais, a iniciação, emergência ou alongamento das raízes laterais, bem como a formação de pelos radiculares. Aqui, revisamos as cascatas de eventos de detecção e sinalização relacionados a nutrientes que envolvem hormônios e destacamos as relações nutriente-hormônio que coordenam a plasticidade do desenvolvimento radicular nas plantas.

Abstract

Optimal plant development requires root uptake of 14 essential mineral elements from the soil. Since the bioavailability of these nutrients underlies large variation in space and time, plants must dynamically adjust their root architecture to optimize nutrient access and acquisition. The information on external nutrient availability and whole-plant demand is translated into cellular signals that often involve phytohormones as intermediates to trigger a systemic or locally restricted developmental response. Timing and extent of such local root responses depend on the overall nutritional status of the plant that is transmitted from shoots to roots in the form of phytohormones or other systemic long-distance signals. The integration of these systemic and local signals then determines cell division or elongation rates in primary and lateral roots, the initiation, emergence, or elongation of lateral roots, as well as the formation of root hairs. Here, we review the cascades of nutrient-related sensing and signaling events that involve hormones and highlight nutrient-hormone relations that coordinate root developmental plasticity in plants.