Regulation of K+ Nutrition in Plants

Resumo

A agricultura moderna depende da fertilização mineral. Diferentemente de outros macronutrientes importantes, o potássio (K+) não é incorporado à matéria orgânica, mas permanece como íon solúvel na seiva celular, contribuindo com até 10% da matéria orgânica seca. Consequentemente, o K+ constitui o principal osmótico para impulsionar a expansão celular e os movimentos dos órgãos, como a abertura dos estômatos. Além disso, o transporte de K+ é fundamental para o controle do pH citoplasmático e luminal nos endossomos, a regulação do potencial da membrana e a atividade enzimática. Não é de surpreender que as plantas tenham desenvolvido um grande conjunto de transportadores de K+ com funções definidas na absorção de nutrientes pelas raízes, no armazenamento em vacúolos e na translocação de íons entre tecidos e órgãos. Esta revisão descreve as proteínas de transporte essenciais que regem a nutrição de K+, sua regulação e atividade coordenada, e resume nosso entendimento atual das vias de sinalização ativadas pela privação de K+.

Abstract

Modern agriculture relies on mineral fertilization. Unlike other major macronutrients, potassium (K⁺) is not incorporated into organic matter but remains as soluble ion in the cell sap contributing up to 10% of the dry organic matter. Consequently, K⁺ constitutes a chief osmoticum to drive cellular expansion and organ movements, such as stomata aperture. Moreover, K⁺ transport is critical for the control of cytoplasmic and luminal pH in endosomes, regulation of membrane potential, and enzyme activity. Not surprisingly, plants have evolved a large ensemble of K⁺ transporters with defined functions in nutrient uptake by roots, storage in vacuoles, and ion translocation between tissues and organs. This review describes critical transport proteins governing K⁺ nutrition, their regulation, and coordinated activity, and summarizes our current understanding of signaling pathways activated by K⁺ starvation.