Контроль калия над функциями растений: экологические и сельскохозяйственные последствия

Калий, главным образом в виде катиона K+, наряду с кальцием, относится к наиболее распространённым неорганическим компонентам клеточной среды растений, но ему уделяют сравнительно мало внимания. Поскольку калий не входит в состав молекулярных или макромолекулярных структур растений, связать его с конкретными метаболическими путями труднее, чем азот или фосфор. За последние два десятилетия в многочисленных исследованиях была показана роль калия в ряде физиологических функций, включая регуляцию клеточного роста и формирования древесины, содержания воды и её перемещения в ксилеме и флоэме, транспорта питательных веществ и метаболитов, а также ответов на стресс. В настоящей статье представлен обзор современных данных о связи калия с различными функциями растений с акцентом на опосредованные растениями реакции на абиотические и биотические изменения и стрессы окружающей среды через контроль трансмембранного потенциала и транспорта воды, питательных веществ и метаболитов. Эти важнейшие функции калия обусловливают его высокие концентрации в наиболее активных органах растений, таких как листья, и согласуются с растущим числом экологических и сельскохозяйственных исследований, рассматривающих калий как ключевой элемент функционирования и структуры наземных экосистем, производства сельскохозяйственной продукции и глобальной продовольственной безопасности. Мы обобщили эти роли с интегративных позиций, учитывая метаболические и физиологические функции отдельных растений и их сложную роль в функционировании наземных экосистем и обеспечении продовольственной безопасности в текущем контексте продолжающихся глобальных изменений. Таким образом, мы проводим мост между исследованиями калия на уровне растения и на экологическом уровне, чтобы в конечном счёте утверждать, что в исследованиях наземной экологии калий следует рассматривать как минимум на уровне, сопоставимом с азотом и фосфором.