Potassium physiology from Archean to Holocene: A higher-plant perspective

Resumo

Neste artigo, discutimos os processos biológicos de aquisição e utilização do potássio numa escala de tempo evolutiva, com ênfase nas plantas vasculares modernas. As funções osmóticas e elétricas do íon K⁺ são intimamente ligadas aos sistemas de transporte de K⁺ e à energização de membranas. Vários temas importantes da fisiologia do transporte de K⁺ em plantas são explorados em maior detalhe, incluindo: (1) a aquisição de K⁺ mediada por canais pelas raízes em baixas concentrações externas de K⁺; (2) o carregamento de K⁺ nos elementos do xilema radicular por transporte ativo; (3) variações sobre o tema do efluxo de K⁺ das células radiculares para o ambiente extracelular; (4) a veracidade e utilidade do conceito de “afinidade” em relação aos sistemas de transporte. Concluímos com uma discussão sobre a importância das relações planta‑potássio para o nosso mundo humano e as tendências atuais na nutrição potássica, da fazenda à mesa.

Abstract

In this paper, we discuss biological potassium acquisition and utilization processes over an evolutionary timescale, with emphasis on modern vascular plants. The quintessential osmotic and electrical functions of the K+ ion are shown to be intimately tied to K+-transport systems and membrane energization. Several prominent themes in plant K+-transport physiology are explored in greater detail, including: (1) channel mediated K+ acquisition by roots at low external [K+]; (2) K+ loading of root xylem elements by active transport; (3) variations on the theme of K+ efflux from root cells to the extracellular environment; (4) the veracity and utility of the “affinity” concept in relation to transport systems. We close with a discussion of the importance of plant-potassium relations to our human world, and current trends in potassium nutrition from farm to table.