Transporters involved in source to sink partitioning of amino acids and ureides: opportunities for crop improvement

Resumo

Na maioria das espécies de plantas, os aminoácidos são as formas químicas predominantes nas quais o nitrogênio é transportado. No entanto, em leguminosas tropicais ou subtropicais nodulares, os ureídeos são os principais compostos transportadores de nitrogênio. Esta revisão descreve a partição de aminoácidos e ureídeos dentro da planta, e segue seu movimento desde o local de síntese (fonte) para os locais de uso (dreno). O xilema e o floema conectam os órgãos fonte e dreno e servem como rotas para transporte a longa distância do nitrogênio orgânico. Carregar e descarregar essas vias de transporte pode exigir movimento de aminoácidos e ureídeos através das membranas celulares, uma tarefa que é mediada por proteínas de membrana (i.e. transportadores) funcionando como sistemas de exportação ou importação. O conhecimento atual sobre transportadores de aminoácidos e ureídeos envolvido no transporte de nitrogênio a longa distância é fornecido e sua importância para a fisiologia da fonte e do dreno são discutidos. A revisão conclui explorando possibilidades de manipulação genética de transportador de nitrogênio orgânico  para conferir aumentos na produtividade das lavouras.

Abstract

In most plant species, amino acids are the predominant chemical forms in which nitrogen is transported. However, in nodulated tropical or subtropical legumes, ureides are the main nitrogen transport compounds. This review describes the partitioning of amino acids and ureides within the plant, and follows their movement from the location of synthesis (source) to the sites of usage (sink). Xylem and phloem connect source and sink organs and serve as routes for long-distance transport of the organic nitrogen. Loading and unloading of these transport pathways might require movement of amino acids and ureides across cell membranes, a task that is mediated by membrane proteins (i.e. transporters) functioning as export or import systems. The current knowledge on amino acid and ureide transporters involved in long-distance transport of nitrogen is provided and their importance for source and sink physiology discussed. The review concludes by exploring possibilities for genetic manipulation of organic nitrogen transporter activities to confer increases in crop productivity.