Source and sink mechanisms of nitrogen transport and use

Resumo

O nitrogênio é um nutriente essencial para o crescimento das plantas. Em todo o mundo, grandes quantidades de fertilizantes nitrogenados são aplicados para garantir a máxima produtividade das culturas. No entanto, a aplicação de fertilizantes nitrogenados  é cara e afeta negativamente o meio ambiente e, consequentemente, a saúde do ser humano. Uma estratégia para enfrentar este problema é o desenvolvimento de culturas que sejam eficientes na absorção e utilização do nitrogênio e que podem atingir altos rendimentos de sementes com entrada reduzida de nitrogênio.
Esta revisão integra o conhecimento atual sobre nitrogênio inorgânico e orgânico
gerenciamento no nível de toda a planta, abrangendo desde a absorção de nitrogênio até a remobilização e
utilização nos órgãos fonte e dreno. Partição da planta e armazenamento transitório de inorgânicos e
formas orgânicas de nitrogênio são avaliadas, assim como elas afetam a disponibilidade de nitrogênio, metabolismo e mobilização. Funções essenciais dos transportadores de nitrogênio nos órgãos fonte e dreno e seus importância na regulação do movimento de nitrogênio em apoio ao metabolismo, e vegetativo e
crescimento reprodutivo são avaliados. Finalmente, discutimos os recentes avanços na engenharia de plantas,
demonstrando que os transportadores de nitrogênio são alvos eficazes para melhorar a produtividade das culturas e eficiência de uso do nitrogênio. Enquanto os transportadores de nitrogênio inorgânicos e orgânicos foram examinados separadamente nesses estudos, eles fornecem pistas valiosas sobre como combinar com sucesso abordagens para engenharia agrícola futura

Abstract

Nitrogen is an essential nutrient for plant growth. World-wide, large quantities of nitrogenous
fertilizer are applied to ensure maximum crop productivity. However, nitrogen fertilizer
application is expensive and negatively affects the environment, and subsequently human
health. A strategy to address this problem is the development of crops that are efficient in
acquiring and using nitrogen and that can achieve high seed yields with reduced nitrogen input.
This review integrates the current knowledge regarding inorganic and organic nitrogen
management at the whole-plant level, spanning from nitrogen uptake to remobilization and
utilization in source and sink organs. Plant partitioning and transient storage of inorganic and
organic nitrogen forms are evaluated, as is how they affect nitrogen availability, metabolism and
mobilization. Essential functions of nitrogen transporters in source and sink organs and their
importance in regulating nitrogen movement in support of metabolism, and vegetative and
reproductive growth are assessed. Finally, we discuss recent advances in plant engineering,
demonstrating that nitrogen transporters are effective targets to improve crop productivity and
nitrogen use efficiency. While inorganic and organic nitrogen transporters were examined
separately in these studies, they provide valuable clues about how to successfully combine
approaches for future crop engineering