Salicylic Acid Acts Upstream of Auxin and Nitric Oxide (NO) in Cell Wall Phosphorus Remobilization in Phosphorus Deficient Rice

Resumo

O ácido salicílico (AS) acredita‑se estar envolvido na resposta ao estresse por fósforo (P) em plantas, mas os mecanismos moleculares subjacentes são pouco compreendidos. Aqui, mostramos que a deficiência de P aumentou significativamente o conteúdo endógeno de AS, induzindo a via de síntese de AS, especialmente pela regulação positiva da expressão de PAL3. Além disso, mutantes de síntese de AS de arroz pal3 exibiram conteúdo reduzido de P solúvel na raiz e na parte aérea, indicando que o AS está envolvido na homeostase de P em plantas. Subsequentemente, a aplicação exógena de AS aumentou o conteúdo de P solúvel na raiz e na parte aérea através da regulação da reutilização de P da parede celular da raiz e da parte aérea. Além disso, o tratamento − P + AS upregulou altamente a expressão de transportadores de P, como OsPT2 e OsPT6, juntamente com o aumento do conteúdo de P no xilema, sugerindo que o AS também participa da translocação do P da raiz para a parte aérea. Além disso, a produção dos sinais moleculares óxido nítrico (NO) e auxina (AIA) foi aumentada quando o AS foi aplicado, enquanto a adição dos respectivos inibidores c‑PTIO (sequestrante de NO) e NPA (inibidor de transporte de AIA) diminuiu significativamente a remobilização de P da parede celular da raiz e da parte aérea em resposta à privação de P. Tomados em conjunto, aqui foi descoberta a via AS‑AIA‑NO‑reutilização de P da parede celular em arroz privado de P.

Abstract

Salicylic acid (SA) is thought to be involved in phosphorus (P) stress response in plants, but the underlying molecular mechanisms are poorly understood. Here, we showed that P deficiency significantly increased the endogenous SA content by inducing the SA synthesis pathway, especially for up-regulating the expression of PAL3. Furthermore, rice SA synthetic mutants pal3 exhibited the decreased root and shoot soluble P content, indicating that SA is involved in P homeostasis in plants. Subsequently, application of exogenous SA could increase the root and shoot soluble P content through regulating the root and shoot cell wall P reutilization. In addition, − P + SA treatment highly upregulated the expression of P transporters such as OsPT2 and OsPT6, together with the increased xylem P content, suggesting that SA also participates in the translocation of the P from the root to the shoot. Moreover, both signal molecular nitric oxide (NO) and auxin (IAA) production were enhanced when SA is applied while the addition of respective inhibitor c-PTIO (NO scavenger) and NPA (IAA transport inhibitor) significantly decreased the root and shoot cell wall P remobilization in response to P starvation. Taken together, here SA-IAA-NO-cell wall P reutilization pathway has been discovered in P-starved rice.