Role of the potassium nutritional status on drought stress-induced leaf senescence in barley

Abstract

Der terminale Trockenstress kann eine vorzeitige Blatt-Seneszenz induzieren, die eine Verringerung der Nährstoffaufnahme und deren Translokation zu den Blättern zur Folge hat und somit zu einem Verlust des Kornertrags führt. Um die Rolle der K-Ernährung im Kohlenhydrat-Stoffwechsel und bei der hormonellen Regulation während der Trockenheit zu untersuchen, wurden drei nehe isogene Gerstelinien bei niedrigen, mittleren oder hohen K-Konzentrationen angezogen. Die Ergebnisse zeigten erhöhte Chlorophyllkonzentration und erniedrigte Genexpression des Seneszenzmarkers HvS40 bei der Linie LP104, was mit erhöhtem K im Blatt der selben Linie übereinstimmte. Eine Abnahme des Hormons ABA war von einer erhöhten Konzentration der ABA-Abbauprodukte begleitet, was auf einen höheren Umsatz von ABA für eine verbesserte Stoffwechselleistung hindeutet. Diese Studien offenbaren, dass die positive Wirkung von K auf die trockenheit-bedingte ABA-Signalübertragung, die bisher vor allem auf molekularer Ebene beschrieben war, ebenfalls eine wichtige physiologische bedeutung bei den Trockenstress ausgesetzten Kulturpflanzen beigemessen wird.

Terminal drought stress may induce premature leaf senescence that affects nutrient uptake and translocation to shoots and leads to a decline in grain yield. Potassium (K) plays a protective role in alleviating drought stress. To unravel the role of K nutrition in carbohydrate metabolism and hormonal regulation during drought, 3 near-isogenic barley lines, were subjected to drought stress under low, medium or high K supplies. The results showed higher chlorophyll and lower expression levels of the senescence marker HvS40 in the line LP104 which was coincided with elevated leaf K levels in this line. Moreover, the depletion of starch in flag leaves of this line was significantly lower. Also, ABA accumulated in lower lever in drought-stressed LP104 flag leaves under K-deficiency which was associated with higher turnover of ABA. This study indicates that the beneficial effect of K on drought-induced ABA signaling, which has been mainly described at the molecular level, is also of physiological relevance in drought-stressed crop plants.