Potassium in Root Growth and Development

Resumo

O potássio é um macronutriente essencial que tem sido parcialmente ofuscado na ciência radicular pelo nitrogênio e pelo fósforo. O atual boom em estudos relacionados ao potássio coincide com uma consciência emergente de sua importância no crescimento vegetal, funções metabólicas, tolerância a estresses e agricultura eficiente. Nesta revisão, resumimos os progressos recentes na compreensão do papel do K⁺ no crescimento radicular, no desenvolvimento da arquitetura do sistema radicular, nas funções celulares e nas respostas específicas das plantas à escassez de K⁺. O transporte de K⁺ é crucial para seu papel fisiológico. Uma ampla gama de proteínas transportadoras de K⁺ desenvolveu-se durante a evolução e adquiriu funções específicas em plantas. Há evidências que ligam o transporte de K⁺ à expansão celular, ao tráfego de membranas, à homeostase de auxina, à sinalização celular e ao transporte no floema. Isso coloca o K⁺ entre importantes fatores reguladores gerais do crescimento radicular. O K⁺ é um elemento bastante móvel no solo, de modo que a ausência de resposta sistêmica e localizada de crescimento radicular tem sido aceita. No entanto, pesquisas recentes confirmam tanto a resposta de crescimento sistêmica quanto a localizada em Arabidopsis thaliana e destacam a absorção de K⁺ como um mecanismo crucial para a resposta ao estresse em plantas. Mecanismos regulatórios relacionados ao K⁺, transportadores de K⁺, eficiência de aquisição de K⁺ e fenotipagem para seleção de plantas/cultivares eficientes em K⁺ são destacados nesta revisão.

Abstract

Potassium is an essential macronutrient that has been partly overshadowed in root science by nitrogen and phosphorus. The current boom in potassium-related studies coincides with an emerging awareness of its importance in plant growth, metabolic functions, stress tolerance, and efficient agriculture. In this review, we summarized recent progress in understanding the role of K+ in root growth, development of root system architecture, cellular functions, and specific plant responses to K+ shortage. K+ transport is crucial for its physiological role. A wide range of K+ transport proteins has developed during evolution and acquired specific functions in plants. There is evidence linking K+ transport with cell expansion, membrane trafficking, auxin homeostasis, cell signaling, and phloem transport. This places K+ among important general regulatory factors of root growth. K+ is a rather mobile element in soil, so the absence of systemic and localized root growth response has been accepted. However, recent research confirms both systemic and localized growth response in Arabidopsis thaliana and highlights K+ uptake as a crucial mechanism for plant stress response. K+-related regulatory mechanisms, K+ transporters, K+ acquisition efficiency, and phenotyping for selection of K+ efficient plants/cultivars are highlighted in this review.