Značaj kalijuma u tolerantnosti biljaka prema suši

           Razlog ograničenog usvajanja vode može da bude nedovoljna količina za biljke pristupačne vode u zemljištu, mraz, visoka koncentracija soli u zemljištu, nedovoljno razvijen korenov sistem i dr. Za stresno stanje izazvano nedostatkom vode je svojstveno da nastaje postepeno, i da se simptomi, zavisno od dužine trajanja, postepeno pojačavaju.

          Smanjenje vodnog potencijala različito se odražava na pojedine životne procese biljaka. Prvi znak je opadanje turgora i time smanjenje rasta izduživanjem. Rast izduživanjem je ograničen već pri smanjenju vodnog potencijala za 0,1 MPa, a fotosinteza, disanje, nakupljanje šećera pri smanjenju vodnog potencijala za oko 2 MPa (Láng et al., 1998). Dejstvo smanjenja turgora se različito odražava na rast pojedinih organa biljaka zavisno od faze rasta u kojoj se javlja. Smanjenje turgora u ranijim fazama rasta smanjuje lisnu površinu, što se nepovoljno odražava na produktivnost fotosinteze. U kasnijim fazama smanjuje se broj cvetova, obrazovanje i nalivanje semena i ubrzava sazrevanje plodova, što se negativno odražava na visinu prinosa. Soli kalijuma su veoma važni osmotici u ćelijama listova kod većine glikofita, što ukazuje na njihovu značajnu ulogu u obrazovanju i održavanju turgorovog pritiska. Značaj dobre obezbeđenosti biljaka kalijumom u uslovima suše ogleda se i u činjenici da je difuzija kalijuma u nedovoljno vlažnom zemljištu do površine korena sporija, a istovremeno se smanjuje izduživanje korena, što u celini u velikoj meri ograničava usvajanje kalijuma.

          Nedostatak vode odražava se i na strukturu i funkciju ćelijskih membrana, a time i na ultrastrukturu ćelije. Blagi nedostatak vode narušava strukturu mikrotela usled čega u citoplazmu dospevaju hidrolitički enzimi (lipaze i proteaze) koji narušavaju integritet membrana drugih ćelijskih organela. Do oštećenja mitohondrija i hloroplasta dolazi tek pri većem vodnom deficitu. Kalijum ima značajnu ulogu u održavanju integriteta ćelijskih organela. Na to ukazuje, pored ostalog, i visok sadržaj kalijuma u hloroplastima, koji se kreće od 100 do 300 mM. Kod spanaća se više od polovine kalijuma u listu nalazi u hloroplastima (Schröppel-Meier i Kaiser, 1988).

          Nedostatak vode ima za posledicu zatvaranje stominih otvora, što dovodi do smanjenja koncentracije ugljen-dioksida u međućelijskim prostorima i time do pada intenziteta fotosinteze i povećanje fotooksidacije. Smanjenje turgora dovodi do promene permeabilnosti spoljašnje membrane hloroplasta, usled čega se menja pH vrednost hloroplasta i koncentracija jona. Stres izazvan sušom dovodi i do degradacije hlorofila, smanjenja količine proteinkompleksa koji vezuju hlorofil i time se remeti apsorpcija svetlosti i transport elektrona kroz PSII. Kalijum ima značajnu ulogu u mehanizmu otvaranja i zatvaranja stominih otvora i time utiče na ukupnu stomaternu transpiraciju. Na to, pored ostalog, ukazuje visok sadržaj kalijuma u stomama, koji se kreće oko 500 mM. Otvaranje stoma omogućava nakupljanje kalijuma u ćelijama zatvaračicama, a njegovo izlaženje iz njih dovodi do zatvaranja otvora. Zbog toga kalijum ima značajnu ulogu u vodnom režimu biljaka, posebno u uslovima vodnog stresa.