Verknüpfung der Phosphorverfügbarkeit mit photo-oxidativem Stress in Pflanzen

Pflanzen haben eine Vielzahl von Mechanismen entwickelt, um die potenziell schädlichen Auswirkungen des Lebens unter niedriger Phosphorverfügbarkeit im Boden zu umgehen. Diese Mechanismen umfassen verschiedene Organisationsebenen, von der Wurzel-Spross-Signalisierung auf der gesamten Pflanze bis hin zu spezifischen biochemischen Reaktionen auf subzellulärer Ebene, wie z.B. Reduktionen der Photosynthese und die darauf folgende Aktivierung von Foto- und Antioxidationsmechanismen in Chloroplasten. Einige aktuelle Studien zeigen eindeutig, dass schwerer Phosphormangel Veränderungen im photosynthetischen Apparat hervorrufen kann, einschließlich Reduzierungen der CO2-Assimilationsraten, einer Herunterregulation von mit Photosynthese assoziierten Genen und Photoinhibition auf der Ebene des Photosystems II, was potenziellen foto-oxidativen Stress verursacht. Foto-oxidativer Stress ist gekennzeichnet durch eine erhöhte Produktion reaktiver Sauerstoffspezies in Chloroplasten, die in niedrigen Konzentrationen eine signalisierende, schützende Rolle spielen können, aber in hohen Konzentrationen Schäden an Lipiden, Proteinen und Nukleinsäuren verursachen können, was zu irreversiblen Verletzungen führt. Wir diskutieren hier die Mechanismen, die phosphormangelnde Pflanzen entwickelt haben, um foto-oxidativem Stress standzuhalten, einschließlich Veränderungen auf subzellulärer Ebene (z.B. Aktivierung von Foto- und Antioxidationsschutzmechanismen in Chloroplasten), zellulärer und geweblicher Ebene (z.B. Aktivierung der Photorespiration und Anthocyanansammlung) sowie auf der gesamten Pflanze (Änderungen in den Quelle-Senke-Beziehungen, die durch Hormone moduliert werden). Besonders wichtig sind die aktuellen Beweise, die zeigen, dass phosphormangelnde Pflanzen gleichzeitig Reaktionen auf mehreren Ebenen aktivieren, von transkriptionalen Veränderungen bis hin zur Wurzel-Spross-Signalisierung, um oxidative Schäden zu verhindern. In dieser Übersicht fassen wir das aktuelle Wissen über das Auftreten von foto-oxidativem Stress in phosphormangelnden Pflanzen zusammen und heben die Mechanismen hervor, die diese Pflanzen entwickelt haben, um oxidative Schäden unter Phosphorlmangel auf subzellulärer, zellulärer und gesamter Pflanze zu verhindern.