The molecular basis of zinc homeostasis in cereals

Resumo

O zinco (Zn) é um cofator essencial para diversas funções moleculares e fisiológicas, sendo crucial para a produtividade das culturas, mas um dos micronutrientes mais limitantes nos solos. A deficiência de Zn em cereais como arroz, trigo, milho e cevada não apenas reduz a produtividade anual, mas também resulta diretamente em desnutrição por Zn de mais de dois bilhões de pessoas no mundo. Embora haja progresso no entendimento da homeostase de Zn em plantas, o conhecimento sobre monocotiledôneas permanece insuficiente. Esta revisão sumariza os mecanismos moleculares de homeostase de Zn em monocotiledôneas, com foco em cereais, e destaca divergências em relação à dicotiledônea modelo Arabidopsis thaliana, além de lacunas que precisam ser abordadas em pesquisas futuras.

Abstract

Plants require zinc (Zn) as an essential cofactor for diverse molecular, cellular and physiological functions. Zn is crucial for crop yield, but is one of the most limiting micronutrients in soils. Grasses like rice, wheat, maize and barley are crucial sources of food and nutrients for humans. Zn deficiency in these species therefore not only reduces annual yield but also directly results in Zn malnutrition of more than two billion people in the world. There has been good progress in understanding Zn homeostasis and Zn deficiency mechanisms in plants. However, our current knowledge of monocots, including grasses, remains insufficient. In this review, we provide a summary of our knowledge of molecular Zn homeostasis mechanisms in monocots, with a focus on important cereal crops. We additionally highlight divergences in Zn homeostasis of monocots and the dicot model Arabidopsis thaliana, as well as important gaps in our knowledge that need to be addressed in future research on Zn homeostasis in cereal monocots.