The combination of K+ deficiency with other environmental stresses: What is the outcome?
Resumo
O potássio (K+) é um macronutriente conhecido por sua alta mobilidade e carga positiva, o que permite o controle rápido e eficiente do equilíbrio elétrico e do potencial osmótico nas células vegetais. Essas características permitem que o K+ contribua de forma notável para a adaptação das plantas ao estresse. Algumas terras agrícolas são deficientes em K+, impondo um estresse que reduz a produtividade das culturas e torna a fertilização uma prática comum. No entanto, condições individuais de estresse no campo são raras, e as culturas geralmente enfrentam uma combinação de diferentes estresses. Como a resposta da planta a uma combinação de estresse nem sempre pode ser deduzida da ação individual do estresse, é necessário obter informações sobre os mecanismos específicos que conectam a homeostase do K+ com outros efeitos do estresse para melhorar o desempenho da planta no contexto das mudanças climáticas. Surpreendentemente, as respostas das plantas aos estresses ambientais em um cenário de limitação de K+ são pouco compreendidas. Na presente revisão, resumimos o conhecimento atual e encontramos lacunas substanciais em relação aos resultados específicos da deficiência de K+, além de outros estresses ambientais. Nesse sentido, as deficiências combinadas de K+ e outros macronutrientes são abordadas na primeira parte da revisão e as interações decorrentes da deficiência de K+ com salinidade, seca e fatores bióticos na segunda parte. As informações disponíveis até o momento sugerem um papel proeminente dos sistemas de transporte de potássio e nitrato e de suas proteínas reguladoras na resposta das plantas a várias combinações de estresse. Assim, essas vias moleculares, que estão localizadas no cruzamento entre a homeostase do K+ e os estresses ambientais, podem ser consideradas alvos biotecnológicos em estudos futuros.
Abstract
Potassium (K+) is a macronutrient known for its high mobility and positive charge, which allows efficient and fast control of the electrical balance and osmotic potential in plant cells. Such features allow K+ to remarkably contribute to plant stress adaptation. Some agricultural lands are deficient in K+, imposing a stress that reduces crop yield and makes fertilization a common practice. However, individual stress conditions in the field are rare, and crops usually face a combination of different stresses. As plant response to a stress combination cannot always be deduced from individual stress action, it is necessary to gain insights into the specific mechanisms that connect K+ homeostasis with other stress effects to improve plant performance in the context of climate change. Surprisingly, plant responses to environmental stresses under a K+-limiting scenario are poorly understood. In the present review, we summarize current knowledge and find substantial gaps regarding specific outcomes of K+ deficiency in addition to other environmental stresses. In this regard, combined nutrient deficiencies of K+ and other macronutrients are covered in the first part of the review and interactions arising from K+ deficiency with salinity, drought and biotic factors in the second part. Information available so far suggests a prominent role of potassium and nitrate transport systems and their regulatory proteins in the response of plants to several stress combinations. Thus, such molecular pathways, which are located at the crossroad between K+ homeostasis and environmental stresses, could be considered biotechnological targets in future studies.
M. Nieves-Cordones
R. Ródenas
A. Lara
V. Martínez
F. Rubio
2019 - Physiologia Plantarum
