Response of the plant hormone network to boron deficiency
- K. Eggert
- N. von Wirén
Resumo
Os hormônios vegetais ajustam o crescimento das plantas a condições ambientais como a disponibilidade de nutrientes. Embora tenham sido relatadas respostas de hormônios individuais ao suprimento de nutrientes determinantes do crescimento, pouco se sabe sobre a dinâmica simultânea no metabolismo de diferentes espécies hormonais. Plântulas de Brassica napus foram cultivadas sob suprimento crescente de boro, e LC-MS/MS foi usada para caracterizar formas bioativas de diferentes hormônios, juntamente com vários de seus precursores, formas de armazenamento e formas inativadas. O aumento das concentrações de boro na parte aérea em resposta ao suprimento de B foi acompanhado pela diminuição das concentrações de ácido abscísico (ABA) e ácido indol-3-acético (IAA), os quais pareceram ser sintetizados sob deficiência de B principalmente via indol-3-acetonitrila (IAN). Em contraste, as concentrações de B na parte aérea correlacionaram-se estreitamente com as citocininas, e a resposta de crescimento dependente de B pareceu ser desencadeada principalmente pela síntese de novo de citocininas e pelo redirecionamento de formas menos ativas para formas altamente ativas de citocinina. A biossíntese de giberelinas também aumentou fortemente com o suprimento de B, em particular as espécies de giberelinas da via não-13-hidroxilação. O brassinoesteroide castasterona pareceu apoiar o crescimento da parte aérea principalmente sob nutrição subótima de B. Esses resultados indicam que um status nutricional variável de B causa mudanças coordenadas no metabolismo dos hormônios vegetais como pré-requisito para uma resposta de crescimento ajustada.
Abstract
Plant hormones (PH) adjust plant growth to environmental conditions such as nutrient availability. Although responses of individual PHs to growth-determining nutrient supplies have been reported, little is known about simultaneous dynamics in the metabolism of different PH species. Brassica napus seedlings were grown under increasing supply of B, and LC-MS/MS was used to characterize bioactive forms of different PH species together with several of their precursors, storage and inactivated forms. Increasing shoot B concentrations in response to B supply were accompanied by decreasing concentrations of abscisic acid (ABA) and indole-3-acetic acid (IAA), which appeared to be synthesized under B deficiency mainly via indole-3-acetonitrile (IAN). By contrast, shoot B concentrations correlated closely with cytokinins, and the B-dependent growth response appeared to be triggered primarily by de-novo synthesis of cytokinins and by re-routing less active towards highly active forms of cytokinin. Also gibberellin biosynthesis strongly increased with B supply, in particular gibberellin species from the non-13-hydroxylation pathway. The brassinosteroid castasterone appeared to support shoot growth primarily at suboptimal B nutrition. These results indicate that a variable B nutritional status causes coordinated changes in PH metabolism as prerequisite for an adjusted growth response.
