Makroskładniki odżywcze do roślin, mikroelementy i diagnoza niedoborów

The odżywianie warzyw to zbiór procesów chemicznych, dzięki którym rośliny wydobywają składniki odżywcze z gleby, które służą jako wsparcie dla wzrostu i rozwoju ich narządów. Szczególne odniesienie do rodzajów składników mineralnych, których wymagają rośliny, i objawów ich niedoborów.

Badanie żywienia roślin jest szczególnie ważne dla tych, którzy są odpowiedzialni za pielęgnację i utrzymanie upraw rolnych, ponieważ jest to bezpośrednio związane z pomiarami plonów i produkcji.

Ponieważ przedłużająca się uprawa warzyw powoduje erozję i mineralne zubożenie gleb, wielkie postępy w przemyśle rolnym wiążą się z rozwojem nawozów, których skład jest starannie zaprojektowany zgodnie z wymaganiami żywieniowymi uprawianych odmian..

Konstrukcja tych nawozów wymaga bez wątpienia ogromnej wiedzy z zakresu fizjologii i odżywiania roślin, ponieważ, jak w każdym systemie biologicznym, istnieją górne i dolne granice, w których rośliny nie mogą działać prawidłowo, albo przez brak lub nadmiar jakiegoś elementu.

Indeks

• 1 Jak odżywiają się rośliny?
  • 1.1 Podstawowe elementy
• 2 Makroskładniki
  • 2.1 Azot
  • 2.2 Potas
  • 2.3 Wapń
  • 2.4 Magnez
  • 2.5 Fosfor
  • 2.6 Siarka
  • 2.7 Krzem
• 3 Mikroskładniki odżywcze
  • 3.1 Chlor
  • 3.2 Żelazo
  • 3.3 Boro
  • 3.4 Mangan
  • 3.5 Sód
  • 3.6 Cynk
  • 3.7 Miedź
  • 3.8 Nikiel
  • 3.9 Molibden
• 4 Diagnoza niedoborów
• 5 referencji

Jak odżywiają się rośliny?

Korzenie odgrywają zasadniczą rolę w żywieniu roślin. Mineralne składniki odżywcze są pobierane z „roztworu glebowego” i transportowane przez układ współczulny (wewnątrzkomórkowy) lub apoplastyczny (zewnątrzkomórkowy) do wiązek naczyniowych. Są ładowane do ksylemu i transportowane do łodygi, gdzie spełniają różne funkcje biologiczne.

Pobieranie składników odżywczych z gleby przez symplast w korzeniach i ich późniejszy transport do ksylemu drogą apoplastyczną to różne procesy, w których pośredniczą różne czynniki.

Uważa się, że obieg składników odżywczych reguluje pobieranie jonów w kierunku ksylemu, podczas gdy napływ w kierunku symstatu korzenia może zależeć od temperatury lub zewnętrznego stężenia jonów.

Transport substancji rozpuszczonych do ksylemu następuje na ogół przez bierną dyfuzję lub pasywny transport jonów przez kanały jonowe, dzięki sile generowanej przez pompy protonowe (ATPazy) wyrażane w komórkach tchawicy miąższu..

Z drugiej strony, transport do apoplastu jest napędzany przez różnice ciśnień hydrostatycznych z liści transpirujących.

Wiele roślin wykorzystuje wzajemne relacje do odżywiania się, aby wchłonąć inne formy jonowe minerału (takie jak bakterie wiążące azot), poprawić zdolność wchłaniania ich korzeni lub uzyskać większą dostępność niektórych pierwiastków (takich jak mikoryza)..

Niezbędne elementy

Rośliny mają różne potrzeby dla każdego składnika odżywczego, ponieważ nie wszystkie są używane w tej samej proporcji lub do tych samych celów.

Istotnym elementem jest ten, który jest częścią składową struktury lub metabolizmu rośliny, i której nieobecność powoduje poważne nieprawidłowości we wzroście, rozwoju lub jej reprodukcji..

Ogólnie wszystkie elementy działają w strukturze, metabolizmie i osmoregulacji komórkowej. Klasyfikacja makro- i mikroelementów ma związek ze względną obfitością tych pierwiastków w tkankach roślinnych.

Makroskładniki

Wśród makroelementów są azot (N), potas (K), wapń (Ca), magnez (Mg), fosfor (P), siarka (S) i krzem (Si). Chociaż podstawowe elementy uczestniczą w wielu różnych wydarzeniach komórkowych, można wskazać pewne specyficzne funkcje:

Azot

Jest to pierwiastek mineralny, którego rośliny potrzebują w większych ilościach i jest zwykle elementem ograniczającym w wielu glebach, więc nawozy zwykle zawierają azot w swoim składzie. Azot jest pierwiastkiem mobilnym i jest istotną częścią ściany komórkowej, aminokwasów, białek i kwasów nukleinowych.

Chociaż zawartość azotu atmosferycznego jest bardzo wysoka, tylko rośliny z rodziny Fabaceae są w stanie wykorzystywać azot cząsteczkowy jako główne źródło azotu. Formy zasymilowane przez resztę to azotany.

Potas

Ten minerał jest uzyskiwany w roślinach w jego jednowartościowej postaci kationowej (K +) i uczestniczy w regulacji potencjału osmotycznego komórek, jak również enzymów aktywujących zaangażowanych w oddychanie i fotosyntezę.

Wapń

Zwykle występuje w postaci jonów dwuwartościowych (Ca2 +) i jest niezbędny do syntezy ściany komórkowej, zwłaszcza tworzenia lameli przyśrodkowej oddzielającej komórki podczas podziału. Bierze również udział w tworzeniu wrzeciona mitotycznego i jest niezbędny do funkcjonowania błon komórkowych.

Ma ważny udział jako pomocniczy przekaźnik kilku ścieżek odpowiedzi roślin, zarówno sygnałów hormonalnych, jak i środowiskowych.

Może wiązać się z kalmoduliną, a kompleks reguluje m.in. enzymy, kinazy, fosfatazy, białka cytoszkieletu, sygnalizację..

Magnez

Magnez bierze udział w aktywacji wielu enzymów w fotosyntezie, oddychaniu i syntezie DNA i RNA. Ponadto jest to strukturalna część cząsteczki chlorofilu.

Fosfor

Fosforany są szczególnie ważne dla tworzenia półproduktów cukrowo-fosforanowych do oddychania i fotosyntezy, jak również są częścią polarnych grup głów fosfolipidowych. ATP i pokrewne nukleotydy posiadają fosfor, a także strukturę kwasów nukleinowych.

Siarka

Łańcuchy boczne aminokwasów cysteiny i metioniny zawierają siarkę. Ten minerał jest również ważnym składnikiem wielu koenzymów i witamin, takich jak koenzym A, S-adenozylometionina, biotyna, witamina B1 i kwas pantotenowy, które są niezbędne dla metabolizmu roślin..

Krzem

Chociaż wykazano tylko szczególne wymagania dotyczące tego minerału w rodzinie Equisetaceae, istnieją dowody na to, że gromadzenie tego minerału w tkankach niektórych gatunków przyczynia się do wzrostu, płodności i odporności na stres..

Mikroskładniki odżywcze

Mikroelementami są chlor (Cl), żelazo (Fe), bor (B), mangan (Mn), sód (Na), cynk (Zn), miedź (Cu), nikiel (Ni) i molibden (Mo). Podobnie jak makroelementy, mikroskładniki odżywcze mają zasadnicze funkcje w metabolizmie roślin, a mianowicie:

Chlor

Chlor występuje w roślinach jako forma anionowa (Cl-). Jest niezbędny do reakcji fotolizy wody, która zachodzi podczas oddychania; bierze udział w procesach fotosyntezy i syntezie DNA i RNA. Jest także strukturalnym składnikiem pierścienia cząsteczki chlorofilu.

Żelazo

Żelazo jest ważnym kofaktorem dla wielu różnych enzymów. Jego podstawowa rola polega na transporcie elektronów w reakcjach redukcji tlenków, ponieważ można je łatwo utleniać odwracalnie z Fe2 + do Fe3+.

Jego pierwotna rola jest prawdopodobnie częścią cytochromów, istotnych dla transportu energii światła w reakcjach fotosyntetycznych.

Boro

Jego dokładna funkcja nie została wskazana, jednak dowody sugerują, że jest ona ważna w wydłużaniu komórek, syntezie kwasów nukleinowych, odpowiedziach hormonalnych, funkcjach błony i regulacji cyklu komórkowego.

Mangan

Mangan występuje jako dwuwartościowy kation (Mg2 +). Bierze udział w aktywacji wielu enzymów w komórkach roślinnych, w szczególności dekarboksylaz i dehydrogenaz zaangażowanych w cykl kwasu trikarboksylowego lub cykl Krebsa. Najbardziej znaną funkcją jest wytwarzanie tlenu z wody podczas fotosyntezy.

Sód

Jon ten jest wymagany przez wiele roślin z metabolizmem C4 i kwasem crasuláceo (CAM) do wiązania węgla. Jest również ważna dla regeneracji fosfoenolopirogronianu, substratu pierwszej karboksylacji na wyżej wymienionych drogach.

Cynk

Duże ilości enzymów wymagają do funkcjonowania cynku, a niektóre rośliny potrzebują go do biosyntezy chlorofilu. Enzymy metabolizmu azotu, transfer energii i szlaki biosyntetyczne innych białek wymagają do funkcjonowania cynku. Jest również strukturalną częścią wielu czynników transkrypcyjnych ważnych z genetycznego punktu widzenia.

Miedź

Miedź jest związana z wieloma enzymami, które uczestniczą w reakcjach redukcji tlenków, ponieważ mogą być odwracalnie utlenione z Cu + do Cu2 +. Przykładem tych enzymów jest plastocyjanina odpowiedzialna za transfer elektronów podczas reakcji świetlnych fotosyntezy

Nikiel

Rośliny nie mają specyficznego zapotrzebowania na ten minerał, jednak wiele mikroorganizmów wiążących azot, które utrzymują symbiotyczne związki z roślinami, potrzebuje niklu do enzymów przetwarzających gazowe cząsteczki wodoru podczas utrwalania.

Molibden

Reduktaza azotanowa i azotan są jednymi z wielu enzymów, które wymagają molibdenu do funkcjonowania. Reduktaza azotanowa jest odpowiedzialna za katalizę redukcji azotanów do azotynów podczas asymilacji azotu w roślinach, a azotan przekształca gazowy azot w amon w mikroorganizmach wiążących azot.

Diagnoza niedoborów

Zmiany żywieniowe w warzywach można zdiagnozować na kilka sposobów, wśród nich analiza liści jest jedną z najbardziej skutecznych metod.

Chloroza lub żółknięcie, pojawienie się ciemnych plamek nekrotycznych i ich wzory dystrybucji, a także obecność pigmentów, takich jak antocyjany, są częścią elementów, które należy wziąć pod uwagę podczas diagnozy niedoborów.

Ważne jest rozważenie względnej mobilności każdego elementu, ponieważ nie wszystkie są transportowane z taką samą regularnością. Tak więc niedobór pierwiastków, takich jak K, N, P i Mg, można zaobserwować w liściach dorosłych, ponieważ elementy te są przemieszczane do tworzących się tkanek.

Wręcz przeciwnie, młode liście przedstawiają niedobory pierwiastków takich jak B, Fe i Ca, które są stosunkowo nieruchome w większości roślin.

Referencje

1. Azcón-Bieto, J. i Talón, M. (2008). Podstawy fizjologii roślin (wyd. 2). Madryt: McGraw-Hill Interamericana de España.
2. Barker, A. i Pilbeam, D. (2015). Podręcznik żywienia roślin (drugie wydanie).
3. Sattelmacher, B. (2001). Apoplast i jego znaczenie dla żywienia minerałów roślinnych. New Phytologist, 149 (2), 167-192.
4. Taiz, L. i Zeiger, E. (2010). Plant Physiology (5 wyd.). Sunderland, Massachusetts: Sinauer Associates Inc.
5. White, P. J., i Brown, P. H. (2010). Żywienie roślin dla zrównoważonego rozwoju i zdrowia na świecie. Annals of Botany, 105 (7), 1073-1080.