Silicon transporters in plants: Unravelling the molecular Nexus with sodium and potassium transporters under salinity stress

Resumo

O estresse salino representa um sério risco ao crescimento das plantas, alterando a homeostase osmótica e iônica, produzindo muitos oxidantes e radicais e prejudicando processos metabólicos vitais, como a fotossíntese. As plantas utilizam cascatas mecanísticas de processos bioquímicos e fisiológicos para combater o estresse salino e prevenir a toxicidade iônica; no entanto, a exposição repetida pode sobrecarregar o sistema de defesa, levando à morte da planta. A via de Sensibilidade Excessiva ao Sal (SOS), que depende predominantemente da exclusão de Na+ do citosol, contribui significativamente para a tolerância à salinidade nas plantas. Embora o silício (Si) seja conhecido por reduzir o estresse salino em diversas culturas e aumentar a tolerância das plantas ao estresse, seu impacto no transporte de Na+ é pouco compreendido. Nesta revisão, enfatizamos pesquisas recentes sobre a interação entre o tratamento com Si e importantes transportadores de Na+ e K+ envolvidos na homeostase iônica sob estresse salino. Os seguintes aspectos receberão consideração especial: (1) Os efeitos da salinidade na estabilidade da membrana e na homeostase iônica e o envolvimento dos transportadores de Na+ e K+ na homeostase iônica (2) A captação, o armazenamento e o transporte de Si em plantas superiores, bem como os transportadores de Si descobertos em muitas espécies de plantas (3) Modulação da expressão dos transportadores de Na+, K+ e Si para afetar a absorção, o transporte e a homeostase de íons pelo Si. Finalmente, esta revisão também destaca a necessidade de mais investigação sobre a função do Si no estresse salino em plantas e a descoberta de lacunas de conhecimento na área mais ampla deste processo.

Abstract

Salt stress poses a serious hazard to plant growth by altering osmotic and ionic homeostasis, producing too many oxidants and radicals, and harming vital metabolic processes like photosynthesis. Plants use mechanistic cascades of biochemical and physiological processes to battle salt stress and prevent ion toxicity; nevertheless, repeated exposure can overwhelm the defence system, leading to plant death. The Salt-Overly Sensitive (SOS) pathway, which predominantly relies on Na⁺ exclusion from the cytosol, makes a significant contribution to salinity tolerance in plants. Although silicon (Si) is known to reduce salt stress in a variety of crops and to raise plant stress tolerance, its impact on Na⁺ transport is little understood. In this review, we emphasise recent research on the interaction between Si treatment and important Na⁺ and K⁺ transporters involved in ion homeostasis under salt stress. The following aspects will receive special consideration: (1) The effects of salinity on membrane stability and ion homeostasis and the involvement of Na⁺ and K⁺ transporters in ion homeostasis (2) The uptake, storage, and transport of Si in higher plants, as well as the discovered Si transporters in many plant species (3) Modulation of the expression of the Na⁺, K⁺, and Si transporters to affect the absorption, transport, and homeostasis of ions by Si. Finally, this review also highlights the necessity for further investigation into the function of Si in salt stress in plants and the discovery of knowledge gaps in the broader area of this process.