وظيفة البوتاسيوم في النبات

يعود اكتشاف أهمية البوتاسيوم إلى الباحثيْن (ساكس وكنوب  Sachs and Knop) اللذين زرعا النباتات في زراعات مائية في الستينات من القرن التاسع عشر. لكن مر نحو مئة عام قبل أن يتم تحديد وظائف البوتاسيوم في النباتات. على الرغم من أن البوتاسيوم يتراكم في النباتات بكميات تأتي عادة في المرتبة الثانية بعد النيتروجين فقط، من بين المواد الغذائية المستمدة من التربة، لكن دوره في عملية أيض النبتة كان صعب التحديد. يثبت البوتاسيوم بروابط أيونية للمواد العضوية، ولكن على نقيض النيتروجين والفوسفور، لا يشكل البوتاسيوم رابطاً مكافئاً لأي مركب عضوي في النبتة، مما يعني أساساً أنه ليس من عناصر أي أيض نباتي. وبسبب صعوبة تحديد دور مباشر للبوتاسيوم في عملية الأيض النباتية، ارتبطت أهميته ببعض العمليات كتركيب الكلوروفيل والكربوهيدرات المعقدة والبروتينات. من المعروف حالياً أن البوتاسيوم أساسي لتركيب البروتين مع أنه ليس من مكوناته. وتكون تأثيرات البوتاسيوم غير مباشرة في تركيب الكلوروفيل والكربوهيدرات وترتبط بدور البوتاسيوم في تركيب البروتين. والبوتاسيوم ضروري لتنشيط العديد من الأنزيمات في النباتات. الأنزيمات هي محفزات عضوية للأيض النباتي، والبوتاسيوم ضروري للحفاظ على هذه المحفزات في التركيبة الهيكلية المناسبة لنشاطها في الأيض النباتي.

إن البوتاسيوم ضروري لنمو النبتة عبر توسع الخلية (لاحظ الشكل ادناه). حيث إن تراكم البوتاسيوم في عصير الخلية يحفز حركة الماء داخلها، وحركة الماء في الخلايا تسبب قوة تسمى ضغط التورم التي بدورها تُبقي الخلايا متورمة. وضغط التورم على جدران الخلية يمكنها من التمدد والنمو بالتوسع. كما أن للبوتاسيوم دور في التحكم في تبادل الغاز في النباتات. تتحرك الغازات إلى داخل وإلى خارج الأوراق عبر فتحات تسمى بشرة الورقة. يتحكم البوتاسيوم في قياس الفتحات عبر التأثيرات المتغيرة في ضغط التورم في خلايا الحماية المحيطة بالفتحات كما يتحكم في وتيرة انتشار الأكسجين وثاني أكسيد الكربون وبخار الماء من وإلى الأوراق.

شكل (أ) انزيم (بروتين) محاط بأيونات البوتاسيوم (+ K) بشكل مطوي ومحتفظ بالتكزين النشط. (ب) نقص بأنزيم البوتاسيوم وافتقار للتكوين النشط.