Schwefel (S) ist ein essentielles Makronährstoff für das Wachstum und die Widerstandsfähigkeit von Pflanzen. Die S-Aminosäuren Cystein (Cys) und Methionin (Met) sind unerlässlich für die Proteinsynthese und strukturelle Integrität sowie für die Redox-Homöostase und die Zusammenstellung von Cofaktoren. In den letzten Jahrzehnten haben biochemische und molekulargenetische Studien die grundlegenden Schritte beim Sulfat (SO42-) -Aufnahme und Assimilation gezeigt, während es zunehmend offensichtlich wurde, dass die S-Homöostase in Pflanzen nicht isoliert verstanden werden kann. Robuste und wechselseitige regulatorische Wechselwirkungen verbinden S mit Phosphor (P), Stickstoff (N) und Eisen (Fe). Pflanzen verändern die Membranlipidzusammensetzung und ersetzen die Phospholipide durch Sulfolipide unter P-Mangel. Die Cys/Met-Biosynthese wird mit dem N-Stoffwechsel koordiniert. Die Fe-S-Cluster-Zusammenstellung erfordert eine ausgewogene Zufuhr von Fe und S. Diese Wechselwirkungen werden durch gemeinsame regulatorische Schaltkreise und spezifische regulatorische Transkriptionsfaktoren orchestriert, einschließlich SULFUR LIMITATION 1 (SLIM1), PHOSPHATE STARVATION RESPONSE 1 (PHR1), NIN-LIKE PROTEIN 7 (NLP7) und FER-LIKE IRON DEFICIENCY-INDUCED FACTOR (FIT). Vergleichende Studien zeigen sowohl artspezifische als auch evolutionär konservierte regulatorische Netzwerke. Diese Übersicht konzentriert sich gezielt auf mechanistische Einblicke in die regulatorischen Schaltkreise, die aus Studien mit der Modelpflanze Arabidopsis thaliana gewonnen wurden, wo die genetische und molekulare Auflösung eine detaillierte Zerlegung der Signal- und Regulierungnetzwerke ermöglichte. Diese Übersichtsarbeit hebt auch ungelöste mechanistische Lücken hervor und bietet Einblicke in ein systematisches Verständnis und potenzielle translationale Ansätze, die umgesetzt werden können, um die Nährstoffnutzungseffizienz der Pflanzen und ihre Widerstandsfähigkeit gegenüber Stress zu verbessern.
Haque et al. (2026) haben diese Frage untersucht.