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  5. Root-exuded specialized metabolites reduce arsenic toxicity in maize
 
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2024
Zweitveröffentlichung
Artikel
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Root-exuded specialized metabolites reduce arsenic toxicity in maize

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TUDa URI
tuda/12056
URN
urn:nbn:de:tuda-tuprints-277145
DOI
10.26083/tuprints-00027714
Autor:innen
Caggìa, Veronica ORCID 0009-0001-3379-1211
Wälchli, Jan ORCID 0000-0002-4384-6570
Deslandes-Hérold, Gabriel
Mateo, Pierre ORCID 0000-0003-4338-3024
Robert, Christelle A. M.
Guan, Hang
Bigalke, Moritz ORCID 0000-0002-6793-6159
Spielvogel, Sandra
Mestrot, Adrien
Schlaeppi, Klaus ORCID 0000-0003-3620-0875
Erb, Matthias ORCID 0000-0002-4446-9834
Kurzbeschreibung (Abstract)

By releasing specialized metabolites, plants modify their environment. Whether and how specialized metabolites protect plants against toxic levels of trace elements is not well understood. We evaluated whether benzoxazinoids, which are released into the soil by major cereals, can confer protection against arsenic toxicity. Benzoxazinoid-producing maize plants performed better in arsenic-contaminated soils than benzoxazinoid-deficient mutants in the greenhouse and the field. Adding benzoxazinoids to the soil restored the protective effect, and the effect persisted to the next crop generation via positive plant–soil feedback. Arsenate levels in the soil and total arsenic levels in the roots were lower in the presence of benzoxazinoids. Thus, the protective effect of benzoxazinoids is likely soil-mediated and includes changes in soil arsenic speciation and root accumulation. We conclude that exuded specialized metabolites can enhance protection against toxic trace elements via soil-mediated processes and may thereby stabilize crop productivity in polluted agroecosystems.

Freie Schlagworte

arsenic

secondary metabolites...

arsenic tolerance

W22 wild-type

bx1 mutant

Sprache
Englisch
Fachbereich/-gebiet
11 Fachbereich Material- und Geowissenschaften > Geowissenschaften > Fachgebiet Bodenmineralogie und Bodenchemie
DDC
500 Naturwissenschaften und Mathematik > 550 Geowissenschaften
Institution
Universitäts- und Landesbibliothek Darmstadt
Ort
Darmstadt
Titel der Zeitschrift / Schriftenreihe
Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America (PNAS)
Jahrgang der Zeitschrift
121
Heftnummer der Zeitschrift
13
ISSN
1091-6490
Verlag
National Academy of Sciences
Ort der Erstveröffentlichung
Washington, DC
Publikationsjahr der Erstveröffentlichung
2024
Verlags-DOI
10.1073/pnas.2314261121
PPN
521298288
Artikel-ID
e2314261121

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