O potássio no controle das doenças das plantas

Uma das maneiras de controlar as doenças das plantas é mantê-las bem nutridas. Em outras palavras, é preciso que haja equilíbrio entre os nutrientes em todos os órgãos da planta ao longo do seu desenvolvimento, garantindo que todas as funções fisiológicas e bioquímicas estejam em equilíbrio. A contribuição do potássio (K) para a fisiologia da planta (Figura 1) pode garantir que a planta aumente seu nível basal de resistência, afetando, assim, o processo infeccioso do patógeno.

Figura 1. Funções do macronutriente potássio (K) na fisiologia das plantas.

Vários processos fisiológicos celulares exigem a participação efetiva do potássio. O K atua na ativação de pelo menos 60 enzimas nos tecidos das plantas, induzindo alterações conformacionais que melhoram a afinidade dessas enzimas com seus respectivos substratos. A fotossíntese, respiração, síntese proteica e metabolismo dos carboidratos são as principais rotas metabólicas das plantas dependentes do K. Quando o teor de K nos tecidos da planta é baixo, as atividades enzimáticas são comprometidas, o que leva ao declínio das reservas de amido e ao acúmulo de carboidratos solúveis. Assim, a ativação da sintetase do amido, enzima que anexa monômeros de glicose às moléculas de amido, e as enzimas glicolíticas (fosfofrutoquinase e piruvato quinase) são favorecidas pelo K. Quanto ao aparato fotossintético das plantas, o K atua tanto na abertura quanto no fechamento estomático, garantindo a máxima entrada de CO₂, maior eficiência na condutância estomática e menor transpiração. Assim, o K ajuda as plantas com déficit hídrico a regularem da perda de água por transpiração de forma mais eficiente no estômato. O K também influencia o potencial osmótico celular, ajudando na manutenção da pressão do turgor e na rigidez da parede celular, de modo que as plantas possam resistir às oscilações na disponibilidade de água no solo. O equilíbrio osmótico adequado, facilitado pelo K, é crucial para a expansão celular e o crescimento da planta, resultando, assim, em maior produção. Em condições de baixo teor de K, ocorre a rápida translocação de K⁺ dos vacúolos para o citoplasma, estabilizando, assim, a sua concentração no citoplasma. A partição de carboidratos é influenciada pelo K, pois o carregamento de sacarose das folhas-fonte para os tubos crivados do floema é favorecido. O acúmulo de açúcares solúveis nas folhas de plantas com deficiência de K pode resultar da menor exportação desses açúcares. A translocação de fotossintatos das folhas para as raízes e para outros tipos de drenos é mediada principalmente pelo floema. O K é necessário para o carregamento e translocação de assimilados no floema. O transporte de soluto impulsionado pelo fluxo de massa nos tubos crivados do floema depende de um alto potencial osmótico nesses tubos, gerado pelo acúmulo de K. Interessante notar que o fornecimento de K também maximiza a absorção e a translocação do nitrato. A síntese de proteínas e o metabolismo do nitrogênio (N) são estimulados pelo K. O K também atua na regulação do transporte de N nos tecidos da planta, garantindo, assim, que esse nutriente seja utilizado da forma mais eficiente possível em prol da síntese de proteínas e de outros metabólitos. O K desempenha um papel crucial no movimento da água e dos nutrientes pelos tecidos da planta. Nesse caso, os íons de K criam um gradiente de carga positiva que impulsiona o movimento da água e dos nutrientes através das membranas celulares, garantindo, assim, a distribuição adequada dos nutrientes e mantendo a hidratação celular. Os íons K⁺ desempenham um papel crucial na regulação do pH intracelular e do equilíbrio iônico celular. Esses íons ajudam a manter gradientes eletroquímicos através das membranas celulares e regulam a captação e o efluxo de outros íons, como os de cálcio e magnésio. O K influencia o potencial da membrana celular e a sinalização elétrica que são essenciais para os vários processos fisiológicos da planta incluindo a absorção de nutrientes, o crescimento celular e a resposta aos diferentes estímulos ambientais. O K é o principal cátion nos vacúolos, responsável por gerar turgor, fornecer estrutura e impulsionar a expansão celular e, consequentemente, o crescimento da planta. A capacidade das plantas de tolerar os diferentes tipos de estresse, tais como déficit hídrico, salinidade e temperaturas extremas, aumenta devido ao teor adequado de K nos seus tecidos. Por exemplo, devido às semelhanças físico-químicas entre o Na⁺ e o K⁺, o Na⁺ bloqueia competitivamente a absorção de K⁺, interrompendo, assim, o metabolismo da planta. Para manter uma proporção equilibrada de K⁺/Na⁺ no citoplasma sob estresse salino, as plantas devem absorver K⁺ acima de um limiar crítico. A homeostase do K⁺ vacuolar aumenta significativamente a tolerância ao estresse salino na maioria das culturas. Nesse estado de resiliência aos diferentes tipos de estresse, a condutância estomática e o uso eficiente da água são fisiologicamente melhorados, permitindo maximizar a performance fotossintética e melhorar o crescimento e a produção das plantas.

O potássio e as doenças das plantas

Considerando o papel intrínseco do K em diferentes aspectos da fisiologia vegetal, é fundamental compreender a interação entre este macronutriente e o desenvolvimento de doenças, com o objetivo de reduzir as perdas na produção. O K desempenha um papel fundamental na regulação das respostas das plantas à ocorrência de doenças. Existem vários estudos que relatam que o fornecimento de K às plantas afeta o progresso das doenças, particularmente as causadas por patógenos fúngicos. Não há efeito consistente no desenvolvimento das doenças em plantas com excesso de K nos tecidos. A intensidade da mancha castanha (Mycosphaerella arachidis) no amendoim foi reduzida e o rendimento aumentou com altas doses de K. Uma redução significativa da pinta-preta (Pseudopeziza medicaginis) na alfafa ocorreu após a fertilização adicional com K. A severidade da podridão da bainha (Sarocladium oryzae) no arroz foi reduzida com o aumento dos níveis de K nos tecidos da planta. Em arroz de terras baixas, a relação entre a incidência da brusone nas folhas e o K aplicado no solo, na fase de perfilhamento das plantas, foi positiva. Em vários casos, o benefício da adubação com K na resistência das plantas às doenças só é observado quando o teor desse nutriente no solo e/ou nos tecidos das plantas é baixo. O efeito do K na redução da severidade da murcha-de-verticílio (Verticillium spp.) em forrageiras, frutas, plantas ornamentais e hortaliças foi evidente apenas quando o solo estava deficiente em K. A deficiência de K predispõe as plantas de algodão à infecção por Fusarium oxysporum f. sp. vasinfectum. Interessante, a proporção entre o K e o N nos tecidos da planta afeta o crescimento e pode predispô-los mais facilmente à infecção por patógenos. O K afeta as plantas de maneira oposta ao nitrato, resultando em uma inter-relação complexa entre o N e o K. A mancha parda (Bipolaris oryzae) do arroz ocorre mais facilmente em plantas de arroz com desequilíbrio de K e de N, e o fornecimento de K reduziu a intensidade da doença.  Em um estudo conduzido por Silva et al. (2024), foi hipotetizado que uma maior concentração foliar de K poderia permitir que as plantas de arroz respondessem de forma mais eficiente à infecção pelo fungo B. oryzae. De acordo com os autores, a concentração foliar de K foi significativamente maior em 38% e 91% para plantas suplementadas com 1,0 e 2,5 mM de K, respectivamente, em comparação com plantas suplementadas com 0,5 mM de K. A severidade da mancha marrom foi significativamente maior (≥ 20%) para plantas suplementadas com 1,0 e 2,5 mM de K do que para aquelas suplementadas com 0,5 mM de K (≤ 15%). A maior severidade da mancha marrom em plantas suplementadas com 2,5 mM de K resultou em alterações no aparato fotossintético, redução das concentrações de clorofila a+b e carotenoides, e maior produção de peróxido de hidrogênio e radical aniônico superóxido. Em contraste, maiores atividades de enzimas de defesa e antioxidantes, e maior produção de compostos fenólicos, em plantas suplementadas com 0,5 mM de K, aumentaram a resistência delas à mancha parda. Os autores concluíram que a resistência do arroz à mancha parda foi alcançada mantendo-se uma concentração foliar de K mais baixa, associada a reações de defesa mais ativas, a um sistema antioxidante robusto e a menos danos ao aparato fotossintético (Silva et al., 2024). A podridão do colmo (Diplodia maydis, Fusarium verticillioides, Colletotrichum graminicola e Pythium sp.) das plantas de milho é reduzida pelo K, mas aumenta em intensidade quando a relação N:K é elevada. A relação N:K também é um fator crítico que afeta a brusone nas folhas de plantas de arroz. Nesse caso, a severidade da brusone é menor quando a relação K:N nos tecidos foliares é alta e maior quando a relação N:K é alta. O efeito da relação K:N sobre a severidade da brusone também dependeu da quantidade de N fornecida às plantas. Quando a concentração de N foi baixa, a adição de K reduziu a severidade da brusone; entretanto, quando o nível de N foi alto, a adição de K aumentou ainda mais a severidade da doença. O teor de K nos tecidos da planta depende da disponibilidade de magnésio e cálcio. Interessante: tanto o K quanto o magnésio reduziram o teor de cálcio nas vagens de amendoim e as predispuseram à infecção por Rhizoctonia e Pythium. Mudanças no equilíbrio entre K e cálcio (Ca) alteraram a suscetibilidade dos tubérculos de batata à infecção por Streptomyces scabies. Nos sítios de infecção, a sinalização entre o patógeno e as células do seu hospedeiro depende da concentração apoplástica de K. Na condição de deficiência de K, algumas respostas iniciais de sinalização, tais como hiperpolarização da membrana, aumento no teor de Ca citoplasmático e produção de espécies reativas de oxigênio, ocorrem. O K, em combinação com o fósforo, resulta em cutícula e parede celular mais espessas, constituindo uma barreira mecânica contra a infecção por patógenos. Em trigo, a colonização dos tecidos da folha por Puccinia graminis f. sp. tritici foi reduzida devido ao maior teor de K e compensada quando as plantas se tornaram mais suscetíveis devido ao maior teor de N. O espessamento da parede celular das raízes de plantas de milho, devido ao K, reduziu a colonização por F. verticillioides.

Em conclusão, está registrado na literatura o quão importante é o K para a fisiologia da planta e a necessidade de permitir que a planta faça o melhor uso desse macronutriente quando exposta à diferentes tipos de estresse, principalmente a ocorrência de epidemias severas de doenças causadas por patógenos de diferentes estilos de vida afetando desde o sistema radicular até a parte aérea.