Coping With Water Shortage: An Update on the Role of K+, Cl-, and Water Membrane Transport Mechanisms on Drought Resistance

Resumo

A seca é hoje reconhecida como o estresse abiótico que causa mais problemas na agricultura, principalmente devido à forte demanda de água da cultura intensiva e aos efeitos das mudanças climáticas, especialmente em áreas áridas/semiáridas. Quando as plantas sofrem com déficit hídrico, uma infinidade de alterações fisiológicas negativas, como perda de turgescência celular, redução da taxa de assimilação líquida de CO₂, danos por estresse oxidativo e desequilíbrios nutricionais, entre outros, podem levar a uma diminuição da produtividade e perda de qualidade comercial. Desequilíbrios nutricionais em plantas cultivadas sob estresse hídrico ocorrem pela diminuição da absorção de água e da transpiração foliar, combinada com a alteração da absorção de nutrientes e dos processos de transporte a longa distância. As plantas tentam neutralizar esses efeitos ativando mecanismos de resistência à seca. O acúmulo correto de sais e água constitui uma parte importante desses mecanismos, em particular daqueles relacionados ao ajuste osmótico celular e à função dos estômatos. Nos últimos anos, foram obtidos insights moleculares sobre a regulação do transporte de K⁺, Cl⁻ e água sob seca. Portanto, este artigo traz uma atualização sobre este tópico. Além disso, serão apresentadas práticas agronômicas que melhoram os sintomas de seca nas culturas, melhorando a homeostase de nutrientes.

Abstract

Drought is now recognized as the abiotic stress that causes most problems in agriculture, mainly due to the strong water demand from intensive culture and the effects of climate change, especially in arid/semi-arid areas. When plants suffer from water deficit (WD), a plethora of negative physiological alterations such as cell turgor loss, reduction of CO2 net assimilation rate, oxidative stress damage, and nutritional imbalances, among others, can lead to a decrease in the yield production and loss of commercial quality. Nutritional imbalances in plants grown under drought stress occur by decreasing water uptake and leaf transpiration, combined by alteration of nutrient uptake and long-distance transport processes. Plants try to counteract these effects by activating drought resistance mechanisms. Correct accumulation of salts and water constitutes an important portion of these mechanisms, in particular of those related to the cell osmotic adjustment and function of stomata. In recent years, molecular insights into the regulation of K+, Cl-, and water transport under drought have been gained. Therefore, this article brings an update on this topic. Moreover, agronomical practices that ameliorate drought symptoms of crops by improving nutrient homeostasis will also be presented.