Osmotic potentials and solute concentrations in sugar beet plants cultivated with varying potassium/sodium ratios

Cell saps from leaves, petioles and storage root of sugar beet plants were analysed to indicate the possible specific and/or non‐specific (osmotic) function of K and Na ions for the regulation of assimilate partitioning in sugar beet. Plants were cultivated up to 94 days in nutrient solutions containing either 4.5 mol m−3 K + 0.5 mol m−3 Na (K plants) or 0.5 mol m−3 K + 4.5 mol m−3 Na (Na plants) or 0.5 mol m−3 K + 0.5 mol m−3 Na (control). Osmotic potentials of the cell sap of leaf blades (−1.4 to −1.6 MPa) and petioles (−1.6 to −2.0 MPa), respectively, were rather low and similar. It was concluded that in these organs Na may replace K in its osmoregulatory functions. While shoot growth was favoured by Na, a principally improved translocation of K into the taproot was noted. This was ‐ especially in the K‐treatment ‐ associated with increased growth of the storage root and a simultaneously stimulated sucrose accumulation. The results are discussed in terms of a different compartmentation of K, Na and Cl within the cell and within the whole plant and of a specific role of potassium in the process of assimilate translocation and storage. Osmotische Potentiale und Osmotika‐Konzentrationen in mit unterschiedlichen Kalium/Natrium‐Verhältnissen kultivierten Zuckerrüben Zellsaftanalysen von Blättern, Blattstielen und der Speicherwurzel von Zuckerrüben wurden durchgeführt, um Hinweise auf eine mögliche spezifische und/oder unspezifische (osmotische) Funktion von K und Na für die Assimilatspeicherung in Zuckerrüben zu erhalten. Die Pflanzen wurden bis zu einem Alter von 94 Tagen in Nährlösungen kultiviert, die entweder 4,5 mol m−3 K + 0.5 mol m−3 Na (K‐Pflanzen) oder 0,5 mol m−3 K + 4,5 mol m−3 Na (Na‐Pflanzen) oder 0,5 mol m−3 K + 0,5 mol m−3 Na (Kontrolle) enthielten. Gleichniedrige osmotische Potentiale in Blattspreiten (−1,4 bis −1,6 MPa) und Petiolen (−1,6 bis −2,0 MPa) von K‐ und Na‐Pflanzen lassen in diesen Organen auf eine Ersetzbarkeit des K durch Na in seiner osmoregulatorischen Funktion schließen. Während das Sproßwachstum durch Na gefördert wurde, wurde generell eine bevorzugte Verlagerung von K in den Rübenkörper festgestellt. In der K‐betont ernährten Variante wurden ein verstärktes Speicherrübenwachstum und eine intensivierte Zuckerspeicherung beobachtet. Als mögliche Ursache dieser Befunde werden unterschiedliche Kompartimentierung von K, Na und Cl in der Zelle und in der Gesamtpflanze und eine spezifische Rolle des Kaliums im Assimilatverlagerungs