Plant phosphorus use efficiency in acid tropical soil. - VASCONCELOS, M. J. V. de (2022)
ABSTRACT - Phosphorus is an essential macronutrient for plant growth and development. However, phosphorus availability is low in many soils, and the plant?s ability to acquire phosphorus from the rhizosphere is critical in the acid soils of the Brazilian Cerrado. In addition, high levels of fixed phosphate (Pi) in many soils reduce the phosphorus availability to the plants. Thus, Pi deficiency is a significant concern for crop growth and high yields in tropical soils. The intra- and interspecific variations in plant growth under Pi-limiting conditions are complex traits controlled by many induced or suppressed genes, comprising an intricate epistatic regulatory network interacting within cells and the external environment. The microRNA genes (miRNAs), a class of regulators that induce, degrade or repress mRNA transcription and translation, are another critical aspect of this network. As a result, changes in morphology (growth and root architecture) and physiological (enzymes, organic acids, and anthocyanin) can be observed in plants under Pi stress. Furthermore, symbiotic associations with phosphatesolubilizing bacteria and mycorrhizal fungi increase the phosphorus availability to plants. Therefore, understanding the mechanisms involved in plant adaptation to phosphorus deficiency is critical for developing cultivars adapted to low phosphorus levels in the Brazilian Cerrado. This review addresses the molecular mechanisms controlling P-acquisition and P-use by plants and discusses its implications in genetic breeding programs. RESUMO? O fósforo é um macronutriente essencial para o crescimento e desenvolvimento das plantas. Contudo, a capacidade das plantas de adquirir fosfato (Pi) da rizosfera é crítica nos solos ácidos do Cerrado brasileiro. Além disso, altos níveis de fosfato fixado no solo reduzem a disponibilidade de fósforo para as plantas. Portanto, a deficiência de Pi é uma das principais preocupações para o crescimento das cultura e altos rendimentos em solos tropicais. As variações intra e interespecíficas na capacidade da planta de crescer sob condições limitantes de Pi é um caráter complexo, controlado por muitos genes induzidos ou suprimidos, formando uma intrincada rede regulatória epistática interagindo com as células e o ambiente externo. Outro aspecto crítico dessa rede, consiste nos genes reguladores microRNA (miRNAs), que induzem, degradam ou reprimem a transcrição e tradução do mRNA envolvidos na absorção e uso de Pi. Como resultado, mudanças na morfologia (crescimento e arquitetura radicular) e fisiológicas (enzimas, ácidos orgânicos e antocianinas) podem ser observadas em plantas sob estresse de Pi. Além disso, associações simbióticas com bactérias solubilizadoras de fosfato e fungos micorrízicos aumentam a disponibilização de fósforo para as plantas. Portanto, o amplo conhecimento dos mecanismos envolvidos na adaptação de plantas à deficiência de fósforo é essencial para o desenvolvimento de cultivares adaptadas aos baixos níveis de fósforo nos solos ácidos brasileiros. Esta revisão aborda diferentes aspectos da aquisição e uso de Pi pelas plantas e discute suas implicações nos programas de melhoramento genético. RESUMO - O fósforo é um macronutriente essencial para o crescimento e desenvolvimento das plantas. Contudo, a capacidade das plantas de adquirir fosfato (Pi) da rizosfera é crítica nos solos ácidos do Cerrado brasileiro. Além disso, altos níveis de fosfato fixado no solo reduzem a disponibilidade de fósforo para as plantas. Portanto, a deficiência de Pi é uma das principais preocupações para o crescimento das cultura e altos rendimentos em solos tropicais. As variações intra e interespecíficas na capacidade da planta de crescer sob condições limitantes de Pi é um caráter complexo, controlado por muitos genes induzidos ou suprimidos, formando uma intrincada rede regulatória epistática interagindo com as células e o ambiente externo. Outro aspecto crítico dessa rede, consiste nos genes reguladores microRNA (miRNAs), que induzem, degradam ou reprimem a transcrição e tradução do mRNA envolvidos na absorção e uso de Pi. Como resultado, mudanças na morfologia (crescimento e arquitetura radicular) e fisiológicas (enzimas, ácidos orgânicos e antocianinas) podem ser observadas em plantas sob estresse de Pi. Além disso, associações simbióticas com bactérias solubilizadoras de fosfato e fungos micorrízicos aumentam a disponibilização de fósforo para as plantas. Portanto, o amplo conhecimento dos mecanismos envolvidos na adaptação de plantas à deficiência de fósforo é essencial para o desenvolvimento de cultivares adaptadas aos baixos níveis de fósforo nos solos ácidos brasileiros. Esta revisão aborda diferentes aspectos da aquisição e uso de Pi pelas plantas e discute suas implicações nos programas de melhoramento genético.