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主题: 植物缺钾会有哪些生理反应?

植物缺钾会有哪些生理反应? 2017-10-31 14:20 #2591

  • Victoria
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钾在维持离子稳态、渗透调节、蛋白代谢、酶活、膜极化和各种代谢过程中起关键作用。。植物重要的生理过程, 如光合作用、光呼吸以及生长发育, 均受到钾的影响。植物的生长环境会限制钾的利用, 钾缺乏可导致植物体内总钾量降低, 在根部的降低尤为迅速。。植物长期缺钾会出现生长受抑制和黄化病, 并首先在老叶中显现。
1 细胞膜的电化学极化
植物不论处在何种供钾条件下, 细胞的膜电位均会受到外界钾浓度的影响而快速且可逆地发生变化, 降低钾浓度使膜电位更趋于负值。这一普遍现象归因于钾转运体系对细胞膜电位建立的显著作用, 与H+-ATP酶质子泵介导的H+外排共同导致细胞膜的超极化。随着缺钾胁迫时间的延长, 低钾植株较正常供钾植株表现出膜电位负值的绝对值更大。细胞膜的电化学极化可能参与感受外界钾的可利用性或者转导植株钾营养状况信号。
2 钾吸收动力学的改变
根系钾的吸收呈现出典型的双相动力学特征。根据Epstein模型, 植物对钾的转运有2种不同的机制, 一种在低钾 (0.001–0.2 mmol·L–1)条件下起作用; 而另一种在高钾(1–10 mmol·L–1)条件下起作用。通常认为, 高亲和钾的吸收多是由同向转运蛋白(H+-K+同向转运体)介导的主动运输; 低亲和钾吸收是由通道介导的被动运输。然而,当钾通道蛋白AKT1被证实能在低于100 μmol·L–1的培养介质下参与钾的吸收以后, 转运体和通道蛋白对钾吸收亲和性的划分理论被重新修正。钾饥饿增强了植株对低浓度钾的吸收。
3 胞质钾稳态和液泡中钾的再转移
维持细胞质钾浓度的稳态平衡是确保钾离子参与的很多酶保持生物活性的基础。植株通过释放贮存在液泡中的钾, 优先维持胞质中的钾稳态以保证细胞的正常代谢, 这也可以解释为何在缺钾的前几天干物质依旧正常积累。此外, 伴随着胞质中钾的减少, 胞质pH值也随之下降, 表明胞质钾和pH值稳态之间存在生理相关性.
4 植物生长和形态变化
钾对蔗糖的装载和质流推动的溶质在韧皮部筛管中的运输起重要作用。缺钾胁迫使光合产物在成熟叶片(源叶)中的含量显著增加(糖转运速率显著降低), 而向生长的根系、嫩芽、发育的叶片和果实中的输送量显著减少。在根中, 缺钾阻碍侧根的起始生长和发育, 抑制主根的生长, 促进根毛的伸长, 根呈现出轻微的背重力性生长。随着缺钾时间的延长, 失绿现象会从老叶转移到新叶。当缺钾进一步加剧, 植株叶片则从叶尖到整个叶缘都呈现出失绿直至坏死, 随着叶片中腐胺的积累, 失绿的同时还伴有褐斑的大量出现。严重缺钾植株会呈现萎蔫的症状, 这主要是由于体内的水分平衡被破坏, 同时细胞壁的木质化过程受阻。因此, 细胞会对真菌侵染表现出更高的敏感性, 最终导致产量减少和品质下降。

——以上内容的参考文献:陈光, 高振宇, 徐国华. 植物响应缺钾胁迫的机制及提高钾利用效率的策略[J]. 植物学报, 2017, 52(1):89-101.

通过非损伤微测技术(Non-invasive Micro-test Technology, NMT)测定植物对K+的吸收情况,相关的研究成果已不断在发表。如图所示:

附件 /data/home/byu2350020001/htdocs/media/kunena/attachments/1555/微信截图_20171031141744.jpg 未找到


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最后修改: 2017-10-31 14:22 由 Victoria.
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