El Potasio (K+), elixir de la vida en las plantas

Como editor invitado en el Journal of Plant Physiology, Ingo Dreyer ha organizado una edición especial sobre el “Efecto del Potasio (K+) en las plantas”. Esta colección es una recopilación de nuestro conocimiento actual en el área y una ayuda para lectores al proporcionar una visión holística del papel del Potasio (K+) en las plantas.

El Potasio es el catión más abundante de las células vegetales. Muchas publicaciones científicas acerca de potasio empiezan de una manera muy similar y por supuesto, el potasio es vital para el crecimiento vegetal. Junto con el Nitrogeno (N) y el fósforo (P) el potasio pertenece a los tres elementos más importantes, cuya disponibilidad afecta fuertemente la producción agrícola. Sin lugar a dudas utilizar fertilizantes minerales NPK fue un pilar fundamental en la “revolución verde” del siglo pasado.

Los recursos limitados han creado la necesidad de investigar en mayor detalle cómo puede satisfacerse la demanda de potasio de las plantas aplicando la menor cantidad posible de fertilizante. Una base indispensable para responder a esta pregunta es entender el papel exacto de K+ en las plantas. Esta edición especial proporciona una visión contemporánea de las diferentes perspectivas del “Potasio en Plantas”. Cubriendo todos los aspectos desde aspectos en agricultura y nutrición (Zörb et al., 2014), pasando por el papel fisiológico de K+ (Anschütz et al., 2014; Demidchik, 2014), los mecanismos moleculares de la toma de potasio del suelo (Nieves-Cordones et al., 2014) y su distribución en la planta(Ahmad and Maathuis, 2014; Wigoda et al., 2014). También aspectos de la compartimentalización subcelular del potasio (Hamamoto and Uozumi, 2014) junto con el problema que plantea el gemelo “nefasto” sodio (Na+) quien con el Cloro Cl-; produce los mayores daños y limitan la producción agrícola debido al estrés salino (Benito et al., 2014; Pottosin and Dobrovinskaya, 2014).

Nuestro conocimiento del transporte de potasio en las plantas se ha obtenido en tan solo unas pocas especies modelo. Tan solo recientemente el número de especies investigadas se ha empezado a incrementar. Véry et al. (2014) presentan en resumen de manera ejemplar la información disponible para tres tipos de transportadores de potasio y discuten cuánta información disponible para estas especies modelo puede transferirse a otras especies.

La participación del potasio (y por supuesto otros nutrientes) en un amplio abanico de procesos fisiológicos es dinámica y más compleja de lo nuestro conocimiento intuitivo puede anticipar. Sin embargo, nuevas aproximaciones para descifrar este dilema pueden ofrecer mejores alternativas. Para hacernos una idea de las propiedades del Sistema es necesario recopilar toda la información necesaria en el laboratorio y transferirla a sistemas informáticos que permitan realizar simulaciones (llamados experimentos in silico). Las simulaciones permiten determinar las implicaciones de un cambio de parámetros, abriendo la posibilidad de explorar diferentes escenarios en poco tiempo, imponiendo un filtro que permita concentrar esfuerzos para planear y realizar experimentos interesantes de explorar que son lentos y costosos. Para facilitar nuestra comprensión del ideal de los “experimentos de última generación” Blatt et al. (2014) facilita un ejercicio práctico para simular el comportamiento de los estomas.

Esta colección preparada por 34 autores es una recopilación de nuestro conocimiento actual en el área y una ayuda para lectores que no conocen el tema, al proveer una visión holística del papel de Potasio (K+) en plantas.

Índice

Ingo Dreyer
Potassium (K+) in Plants

Christian Zörb, Mehmet Senbayram, Edgar Peiter
Potassium in agriculture – status and perspectives

Uta Anschütz, Dirk Becker, Sergey Shabala
Going beyond nutrition: Regulation of potassium homoeostasis as a common denominator of plant adaptive responses to environment

Manuel Nieves-Cordones, Fernando Alemán, Vicente Martínez, Francisco Rubio
K+ uptake in plant roots. The systems involved, their regulation and paralle in other organisms

Vadim Demidchik
Mechanisms and physiological roles of K+ efflux from root cells

Izhar Ahmad, Frans J.M. Maathuis
Cellular and tissue distribution of potassium: Physiological relevance,mechanisms and regulation

Noa Wigoda, Menachem Moshelion, Nava Moran
Is the leaf bundle sheath a “smart flux valve” for K+ nutrition?

Begoña Benito, Rosario Haro, Anna Amtmann, Tracey Ann Cuin, Ingo Dreyer
The twins K+ and Na+ in plants

Igor Pottosin, Oxana Dobrovinskaya
Non-selective cation channels in plasma and vacuolar membranes and their contribution to K+ transport

Shin Hamamoto, Nobuyuki Uozumi
Organelle-localized potassium transport systems in plants

Anne-Aliénor Véry, Manuel Nieves-Cordones, Meriem Daly, Imran Khan, Cécile Fizames, Hervé Sentenac
Molecular biology of K+ transport across the plant cell membrane: what do we learn from comparison between plant species?

Michael R. Blatt, Yizhou Wang, Nathalie Leonhardt, Adrian Hills
Exploring emergent properties in cellular homeostasis using OnGuard to model K+ and other ion transport in guard cells