钾是植物生长发育所必需的大量元素，作物在缺钾时通常表现出叶片边缘黄化并逐渐演变为焦枯状。该症状的出现通常被认为与腐胺的过多积累有关，但事实上，还与叶片组织水分供需逐渐失衡导致叶片失水以及CO₂供应持续不足降低能量消耗导致组织光损伤两个过程密切相关。但是目前关于缺钾胁迫导致叶片水力失衡与碳饥饿并存的机制知之甚少。

近日，《Plant Cell & Environment》在线发表了我院郭世伟教授团队在植物钾素营养生理上的研究进展。本研究通过分析不同缺钾胁迫程度下单子叶作物（水稻和小麦）和双子叶作物（黄瓜、油菜）叶片的水分运输特征，首次证明中长期缺钾显著降低叶片的导水率，其中木质部外水流阻力的增加贡献了60%。且在缺钾胁迫下单子叶和双子叶作物具有两种不同的水力调控策略：双子叶叶片通过降低细叶脉密度来改变水文运输系统，从而减弱叶片的水分运输能力；而单子叶叶片则主要通过降低细叶脉维管束大小而非影响其密度来调控叶片导水率。同时，研究还进一步明确了缺钾时叶片水和CO₂传输能力的协同降低主要依赖于叶片木质部外导水率和叶肉层CO₂传输能力间良好的耦合关系。该研究从碳水耦合的角度剖析了缺钾叶片叶缘失绿黄化并逐渐演变为焦枯状的发生机制，揭示了单子叶和双子叶作物在缺钾胁迫下的两种不同水力调控策略。对于进一步深入理解营养元素在协调叶片水碳投资和耦合运输上的作用机制有重要意义。

该研究由我院郭世伟教授课题组完成，博士后陆志峰为第一作者，郭世伟教授为通讯作者。本研究得到了国家自然科学基金青年基金、中国博士后基金面上项目和中央高校基本科研业务费学科建设项目的资助。

缺钾胁迫影响叶片水分运输的机制

文章链接：https://doi.org/10.1111/pce.13553