نقش پتاسيم در گياهان

پتاسيم از عناصر ضروري گياهان عالي و فراوان‌ترين عنصر موجود در پيكره گياه پس از ازت است. پتاسيم از عناصر پر‌مصرف است. تجربه نشان مي‌دهد كه معمولا مقدار سه عنصر پتاسيم، فسفر و نيتروژن در خاك نسبت به ساير عناصر ضروري براي حداكثر رشد گياه ناكافي است. لذا اين سه عنصر تركيب‌اساسي كود‌هاي تجاري را تشكيل مي‌دهند. مقدار متوسط پتاسيم پوسته خاك در حدود 3/2 درصد است. منبع عمده پتاسيم براي رشد گياهان در شرايط طبيعي از هوازدگي كاني هاي پتاسيم دار تامين مي‌شود. پتاسيم خاك به سه قسمت تقسيم مي‌شود:

1-     پتاسيم به عنوان يك عنصر ساختماني كاني هاي خاك

2-     پتاسيم جذب سطحي شده به صورت قابل تبادل توسط كلوئيدهاي خاك مانند كاني‌هاي رسي و مواد آلي

3-     پتاسيم موجود در محلول خاك.

مهمترين بخش تامين كننده پتاسيم مورد نياز گياه بخش محلول آن است. بعلاوه پتاسيم بعنوان اسمولیت معدنی عمده در تنظیم اسمزی ونگهداری فشار تورگر نقش دارد که درنتیجه باعث  توسعه سلولی،عمل سلولهای روزنه، حرکات برگ وتروپیسمها می‌شود. همچنین در فعال‌سازی تعداد زیادی از آنزیمها، درعمل فتوسنتز، ساختن پروتئینها، متابولیسم اکسیداتیووتعادل بار الکتریکی غشاهای سلولی نقش دارد. تاثير پتاسيم بر روي رشد و عملكرد گياهان را مي توان به پنج دسته تقسيم كرد. كه شامل مقاوم ساختن گياه در برابر امراض، ايجاد ساقه هاي سخت و قوي و كاهش خوابيدگي، ازدياد وزن دانه، تشكيل و انتقال نشاسته، قند و چربي ها و مقاوم كردن بسياري از گياهان از جمله گياهان تيره بقولات در برابر سرما است.

پتاسيم به راحتي در سراسر گياه حركت مي‌كند و به مقدار زياد در بخشهاي فعال و در حال رشد گياه وجود دارد. مقدار مورد نياز گياهان به پتاسيم متفاوت است. ممكن است گياه در يك مرحله از رشد فيزيولوژيكي نياز به جذب پتاسيم بيشتر از مرحله ديگر داشته باشد. مثلاً در سيب زميني ممكن است در مراحل اوليه رشد علائم كمبود پتاسيم را ظاهر نكند، اما در مراحل بعدي كمبود پتاسيم ممكن است براي گياه بحراني شود.

 

كمبود پتاسيم

كمبود پتاسيم فوراً به نشانه‌هاي قابل ديدن منجر نمي‌شود. ابتدا فقط كاهشي در ميزان رشد ايجاد مي‌شود،ادامه كمبود يا شديدتر شدن آن زردي و سوختگي رخ مي‌دهد. اين نشانه ها معمولاً در برگهاي پيرتر شروع مي‌شود زيرا اين برگها يون پتاسيم را در اختيار برگهاي جوان تر قرار مي‌دهند. در اغلب گونه‌هاي گياهي زردي و سوختگي ازحاشيه و نوك برگها شروع مي‌شود. گياهاني كه كمبود پتاسيم‌دارند معمولاً از شادابي‌كمتري برخوردار هستند و در شرايط كم آبي به سهولت پژمرده مي‌شوند. لذا مقاومت به خشكي در آنها ضعيف است و نيز حساسيت بيشتري نسبت به شوري، آسيب به سرما و حمله بيماري قارچي نشان مي‌دهند.

در گياهاني كه پتاسيم كافي دارند، فعاليت روزنه‌ها به خوبي كنترل مي‌شود. مكانيسم باز و بسته شدن روزنه‌ها كاملاً به جريان پتاسيم و مالات به عنوان آنيون همراه پتاسيم وابسته است. ورود فعال پتاسيم به سلول روزنه باعث باز شدن روزنه و خروج پتاسيم از سلول باعث بسته شدن روزنه مي‌شود. در اكثر گونه ها مكانيسم باز و بسته شدن مطلقاً به يون پتاسيم وابسته است و ساير كاتيونهاي تك ظرفيتي نمي توانند وظيفه يون پتاسيم را بر عهده گيرند. اختلالهاي ناشي ازكمبود پتاسيم شامل1- مختل شدن فعاليتهاي ناشي ازاثر اسمزي وتورگر مانند بازوبسته شدن روزنه ها 2- مختل شدن ساخت پروتئين‌ها به دليل از دست رفتن زير واحدهاي ريبوزومي 3- كاهش فعاليت آنزيم‌ها به دليل از دست رفتن ساختار فضايي آنزيم‌ها كه باردار شدن آنها به K⁺ بستگي دارد 4-كاهش شديد فتوسنتز به دليل نقش K⁺درايجاد توازن با H⁺ و تنظيم اسيديته استروماي كلروپلاست وفعال نمودن آنزيم سيكل كالوين روبيسكو5- كاهش بارگيري وانتقال آبكش.

پتاسيم وفتوسنتز

پتاسيم نقش كليدي در فتوسنتز دارد. يون پتاسيم انتقال مواد حاصل از فتوسنتز را تسريع مي‌كند. اين امر احتمالاً مربوط به فرآيندهاي فتوفسفوريلاسيون است. به طوري‌كه هرگاه مقدارK⁺ در گياه زياد شود احتمالاً توليدATP زياد مي شود كه خود در بارگيري آوندهاي آبكش با مواد ساخته شده فتوسنتزي لازم است. افزايش فتوفسفوريلاسيون و انتقال الكترون فتوسنتزي در گياهاني كه به خوبي از يون پتاسيم برخوردار هستند مشاهده‌شد. ميزان فتوسنتز در بسياري از گونه هايي كه در معرض استرس نمك (NaCl) هستندكاهش مي‌يابد.

فعال سازي آنزيم‌ها توسط پتاسيم

يون پتاسيم در فعال سازي سيستم هاي آنزيمي مختلف نقش دارد. يون‌پتاسيم براي اتصال tRNA به ريبوزومها ضروري است و ممكن‌است بر سايرجنبه‌هاي فعاليت ريبوزومي نيز اثربگذارد.

  بيش از60 نوع آنزيم مختلف شناخته‌شده‌است كه براي فعال‌سازي نيازمند كاتيون‌هاي تك ظرفيتي‌است. در اغلب موارد يون پتاسيم موثرترين كاتيوني است كه در اين فعال‌سازي شركت دارد از جمله آنزيم سينتتاز‌نشاسته از ذرت شيرين به قويترين وجهي توسط يون پتاسيم فعال مي‌شود. يون سديم اثر ضعيفي روي فعال سازي اين آنزيم دارد و يون ليتييوم تاثيري ندارد. در مورد چندين‌آنزيم تاثيرآمونيوم يا روبيديم در فعال‌سازي آنها همانند تاثير يون پتاسيم است. اين نكته از نقطه نظر تئوري جالب توجه است. چون اندازه اين سه يون پس از آبدار شدن تقريباً يكسان است. بنابراين به نظر مي‌رسد فعال‌سازي به اندازه‌يون فعال‌كننده بستگي‌دارد، ولي در همه گياهان آمونيوم و روبيديم نمي‌توانند در فعال‌سازي آنزيم‌ها جايگزين يون پتاسيم شوند. زيرا آنها در غلظت‌هايي مشابه پتاسيم، سمي هستند.