Phosphate Nutrition: Improving Low-Phosphate Tolerance in Crops

Annual Review of Plant Biology - Tập 65 Số 1 - Trang 95-123 - 2014
Damar López‐Arredondo1, Marco Antonio Leyva‐González1, Sandra Isabel González-Morales2,3, José López‐Bucio2,4, Luís Herrera‐Estrella3
1StelaGenomics México, 36821 Irapuato, México;,
2CINVESTAV#TAB#
3Laboratorio Nacional de Genómica para la Biodiversidad, Centro de Investigación y de Estudios Avanzados del Instituto Politécnico Nacional, 36821 Irapuato, México;,
4Instituto de Investigaciones Químico-Biológicas, Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo, 58030 Morelia, México;

Tóm tắt

Phosphorus is an essential nutrient that is required for all major developmental processes and reproduction in plants. It is also a major constituent of the fertilizers required to sustain high-yield agriculture. Levels of phosphate—the only form of phosphorus that can be assimilated by plants—are suboptimal in most natural and agricultural ecosystems, and when phosphate is applied as fertilizer in soils, it is rapidly immobilized owing to fixation and microbial activity. Thus, cultivated plants use only approximately 20–30% of the applied phosphate, and the rest is lost, eventually causing water eutrophication. Recent advances in the understanding of mechanisms by which wild and cultivated species adapt to low-phosphate stress and the implementation of alternative bacterial pathways for phosphorus metabolism have started to allow the design of more effective breeding and genetic engineering strategies to produce highly phosphate-efficient crops, optimize fertilizer use, and reach agricultural sustainability with a lower environmental cost. In this review, we outline the current advances in research on the complex network of plant responses to low-phosphorus stress and discuss some strategies used to manipulate genes involved in phosphate uptake, remobilization, and metabolism to develop low-phosphate-tolerant crops, which could help in designing more efficient crops.

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Annual Review of Plant Biology

Tập 65 Số 1

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