Root architecture modification in response to phosphorus and nitrogen availability / Alterações na arquitetura de raiz em resposta à disponibilidade de fósforo e nitrogênio

ABSTRACT

Nutrient availability is a common soil restriction for plant growth and development. Plants have evolved mechanisms to cope with this kind of stress, such as root architecture remodeling. Changes in root architecture may cause differential soil exploration ability, affecting nutrient uptake. Root architecture might be affected not only by nutrient availability but also by its soil mobility. Phosphorus limitation, a non-mobile nutrient, produces a shallow and branched root system, increasing the volume of exploited soil. Nitrogen limitation, a high-mobile nutrient, does not affect primary root growth. However, high nitrogen patches increase local lateral root initiation and elongation. The knowledge about sensors and transduction pathways is still scarce. There are emerging evidences for crosstalk between nutrient signaling pathways. Understanding the acclimation responses to nutrient availability, considering the interactive and hierarchical regulation of signaling pathways, is essential for adequate growth modeling and output prediction. Increased in the efficiency of nutrient uptake and use may reduce costs and promote better resources allocation, improving agriculture sustainability.

RESUMO

A baixa disponibilidade de nutrientes é situação comum que restringe o crescimento e desenvolvimento das plantas. Estas desenvolveram mecanismos para conviver com este tipo de estresse, que incluem modificações na arquitetura do sistema radicular. As alterações na arquitetura das raízes modificam a capacidade de exploração do solo e, portanto, o potencial para extração dos nutrientes. Essas alterações relacionam-se não apenas à disponibilidade, mas também à mobilidade no solo do nutriente limitante. A limitação de fósforo, nutriente pouco móvel no solo, gera alterações que objetivam aumentar o volume de solo explorado e a superficialidade do sistema radicular. A limitação de nitrogênio, nutriente com alta mobilidade no solo, não altera o crescimento da raiz principal, mas as raízes laterais respondem significativamente à presença de N em áreas específicas do solo. O conhecimento dos sensores e da rota de transdução destes sinais é limitado e há evidências da interação com a disponibilidade de outros nutrientes. O entendimento do processo de aclimatação e resgate da deficiência considerando a interação entre nutrientes, a sobreposição de rotas e priorização destas é essencial para adequada modelagem do crescimento das plantas e previsão de comportamento. A obtenção de aumento da eficiência de captação e uso desses nutrientes reduzirá custos e promoverá melhor aproveitamento dos