随着气候变化的加剧和灌溉策略的不合理，土壤水分亏缺或盐分过量所引发的渗透胁迫对植物生产构成了极大威胁，严重制约了全球农业的可持续发展。渗透胁迫对植物的形态、生理及生化特性产生重要影响，例如引起叶片萎蔫、气孔关闭、光合作用受抑以及活性氧（ROS）的过度积累，从而导致脂质、蛋白质及核酸的氧化损伤。营养平衡是植物抵御渗透胁迫的重要适应机制，而钾（K）作为植物必需的大量营养元素，通过促进光合作用、维持钾钠离子平衡以及抑制ROS产生等多种途径，有效增强植物对渗透胁迫的耐受能力。然而，目前对钾素在渗透胁迫下作用的一般规律缺乏系统性研究，且现有研究对钾素与渗透胁迫间相互作用的探讨尚显不足，这在一定程度上限制了其在非生物胁迫背景下的科学认知与综合评估。
2024年11月，Horticulture Research上线了（Advance Access）南京农业大学沈其荣院士团队题为Applied potassium negates osmotic stress impacts on plant physiological processes: a meta-analysis的研究论文。
为全面揭示钾素在缓解渗透胁迫中的作用规律，本研究通过荟萃分析整合了1990年至2024年间77篇文献的2381组对比数据，系统评估了钾肥对植物形态、生理及生化特性的影响。研究结果表明，钾肥在渗透胁迫条件下显著提高了植物的生产力、光合作用效率和抗氧化能力。其中，在干旱胁迫下，钾肥通过改善水分平衡和渗透调节能力表现出更显著的正效应，而在盐胁迫下作用相对较弱。此外，由于C3植物对渗透胁迫更为敏感，其对钾肥的响应显著优于C4植物，尤其在光合作用效率和抗氧化能力方面的改善尤为突出。同时，本研究系统验证了钾肥与渗透胁迫的联合作用表现出显著的非加性效应，即其联合作用的效果小于钾肥和渗透胁迫单独作用的累加效应。该非加性效应因植物光合途径和胁迫条件的不同而存在显著差异，表明植物类型和胁迫环境对钾肥作用效果具有重要的调控作用。
本研究基于大数据分析，系统阐明了钾肥在缓解渗透胁迫中的作用机制及其适用范围，全面验证了钾肥在改善植物光合作用、维持离子平衡和抑制氧化损伤方面的功能，同时揭示了胁迫类型和光合类型对钾肥效应的显著影响。研究结果为应对气候变化背景下的农业生产挑战提供了重要科学依据，并为发展气候适应型农业管理策略指明了方向。未来应进一步聚焦钾肥在分子水平上的作用机制，同时结合长期田间实验，系统评估其实际应用效益，以推动农业生产的可持续发展。
南京农业大学资源与环境科学学院王敏教授为论文的通讯作者，博士生朱林星为论文第一作者，沈其荣院士和郭世伟教授参与了本研究。本研究得到国家重点研发计划（2023YFD1901101）、国家自然科学基金（32072673）和中央高校基本科研业务费专项基金（KYT2024001）的资助。
https://doi.org/10.1093/hr/uhae186
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