ПИТАНИЕ РАСТЕНИЙ: МАКРОЭЛЕМЕНТЫ, МИКРОЭЛЕМЕНТЫ, ДЕФИЦИТ - БИОЛОГИЯ - 2025

Питание растений является совокупность химических процессов , с помощью которого питательные вещества , извлеченные из подземных этажей , что поддержка роста и развития органов. В нем также делается особая ссылка на типы минеральных питательных веществ, в которых нуждаются растения, и симптомы их недостатка.

Изучение питания растений особенно важно для тех, кто отвечает за уход и поддержание сельскохозяйственных культур, поскольку оно напрямую связано с показателями урожайности и производства.

Поле, засеянное кукурузой (Источник: pixabay.com/)

Поскольку длительное выращивание овощей вызывает эрозию и минеральное обеднение почв, большие успехи в сельскохозяйственной отрасли связаны с разработкой удобрений, состав которых тщательно разработан в соответствии с питательными потребностями интересующих сортов.

Конструкция этих удобрений требует, без сомнения, обширных знаний в области физиологии и питания растений, поскольку, как и в любой биологической системе, существуют верхние и нижние пределы, в которых растения не могут функционировать должным образом. недостаток или избыток какого-либо элемента.

Как питаются растения?

Корни играют фундаментальную роль в питании растений. Минеральные питательные вещества берутся из «почвенного раствора» и транспортируются упрощенным (внутриклеточным) или апопластным (внеклеточным) путем к сосудистым пучкам. Они загружаются в ксилему и транспортируются к стеблю, где выполняют различные биологические функции.

Корень цикория

Поглощение питательных веществ из почвы через сипласт в корнях и их последующий транспорт в ксилему апопластическим путем - это разные процессы, опосредованные разными факторами.

Считается, что круговорот питательных веществ регулирует захват ионов ксилемой, в то время как приток в симпатические корни может зависеть от температуры или внешней концентрации ионов.

Транспорт растворенных веществ в ксилему обычно происходит путем пассивной диффузии или пассивного транспорта ионов по ионным каналам благодаря силе, создаваемой протонными насосами (АТФазы), экспрессируемыми в паратрахеальных клетках паренхимы.

С другой стороны, транспортировка к апопласту осуществляется за счет разницы в гидростатическом давлении со стороны просвечивающих листьев.

Многие растения используют мутуалистические отношения для питания себя, либо для поглощения других ионных форм минерала (таких как азотфиксирующие бактерии), либо для улучшения абсорбционной способности своих корней, либо для получения большей доступности определенных элементов (например, микоризы). .

Основные элементы

У растений разные потребности в каждом питательном веществе, поскольку не все они используются в одинаковых пропорциях или для одних и тех же целей.

Существенным элементом является элемент, который является составной частью структуры или метаболизма растения и отсутствие которого вызывает серьезные отклонения в его росте, развитии или воспроизводстве.

В целом, все элементы участвуют в клеточной структуре, метаболизме и осморегуляции. Классификация макро- и микронутриентов связана с относительным содержанием этих элементов в тканях растений.

Макроэлементы

Среди макроэлементов есть азот (N), калий (K), кальций (Ca), магний (Mg), фосфор (P), сера (S) и кремний (Si). Хотя основные элементы участвуют во многих различных клеточных событиях, можно указать на некоторые специфические функции:

азот

Это минеральный элемент, который растениям требуется в больших количествах, и он обычно является ограничивающим элементом для многих почв, поэтому удобрения обычно содержат азот в своем составе. Азот является мобильным элементом и является важной частью клеточной стенки, аминокислот, белков и нуклеиновых кислот.

Хотя содержание азота в атмосфере очень высокое, только растения семейства Fabaceae способны использовать молекулярный азот в качестве основного источника азота. Остальные усваиваются нитратами.

калий

Этот минерал получен в растениях в его одновалентной катионной форме (K +) и участвует в регуляции осмотического потенциала клеток, а также является активатором ферментов, участвующих в дыхании и фотосинтезе.

кальций

Обычно он присутствует в виде двухвалентных ионов (Ca2 +) и необходим для синтеза клеточной стенки, особенно для образования средней ламеллы, разделяющей клетки во время деления. Он также участвует в формировании митотического веретена и необходим для функционирования клеточных мембран.

Он играет важную роль в качестве вторичного посредника в нескольких ответных реакциях растений через гормональные и экологические сигналы.

Он может связываться с кальмодулином, и этот комплекс регулирует такие ферменты, как киназы, фосфатазы, белки цитоскелета, сигнальные белки и другие.

магниевый

Магний участвует в активации многих ферментов фотосинтеза, дыхания, а также синтеза ДНК и РНК. Кроме того, это структурная часть молекулы хлорофилла.

Соответствие

Фосфаты особенно важны для образования сахарно-фосфатных промежуточных продуктов дыхания и фотосинтеза, а также являются частью полярных групп на головках фосфолипидов. АТФ и родственные нуклеотиды обладают фосфором, а также имеют структуру нуклеиновых кислот.

сера

Боковые цепи аминокислот цистеина и метионина содержат серу. Этот минерал также является важным компонентом многих коферментов и витаминов, таких как кофермент A, S-аденозилметионин, биотин, витамин B1 и пантотеновая кислота, необходимые для метаболизма растений.

кремний

Хотя в семействе Equisoceae была продемонстрирована лишь особая потребность в этом минерале, есть свидетельства того, что накопление этого минерала в тканях некоторых видов способствует росту, плодовитости и устойчивости к стрессу.

Саженец (Источник: pixabay.com/)

Микроэлементы

Микроэлементы: хлор (Cl), железо (Fe), бор (B), марганец (Mn), натрий (Na), цинк (Zn), медь (Cu), никель (Ni). и молибден (Мо). Как и макронутриенты, микронутриенты выполняют важные функции в метаболизме растений, а именно:

хлор

Хлор содержится в растениях в анионной форме (Cl-). Он необходим для реакции фотолиза воды, протекающей при дыхании; участвует в фотосинтетических процессах и в синтезе ДНК и РНК. Это также структурный компонент кольца молекулы хлорофилла.

Железо

Железо является важным кофактором множества ферментов. Его фундаментальная роль заключается в переносе электронов в реакциях восстановления оксида, поскольку он может легко обратимо окисляться от Fe2 + до Fe3 +.

Его основная роль, возможно, - это часть цитохромов, жизненно важная для переноса световой энергии в фотосинтетических реакциях.

бор

Его точная функция не была определена, однако данные свидетельствуют о том, что он важен для удлинения клеток, синтеза нуклеиновых кислот, гормональных реакций, функций мембран и регуляции клеточного цикла.

марганца

Марганец находится в виде двухвалентного катиона (Mg2 +). Он участвует в активации многих ферментов в клетках растений, в частности декарбоксилаз и дегидрогеназ, участвующих в цикле трикарбоновых кислот или цикле Кребса. Его самая известная функция - производство кислорода из воды во время фотосинтеза.

натрий

Этот ион необходим многим растениям с метаболизмом C4 и жирной кислотой (CAM) для фиксации углерода. Это также важно для регенерации фосфоенолпирувата, субстрата первого карбоксилирования в вышеупомянутых путях.

цинк

Большое количество ферментов требует цинка для функционирования, а некоторым растениям он нужен для биосинтеза хлорофилла. Ферменты метаболизма азота, передачи энергии и биосинтетические пути других белков нуждаются в цинке для своей функции. Он также является структурной частью многих генетически важных факторов транскрипции.

медь

Медь связана со многими ферментами, которые участвуют в окислительно-восстановительных реакциях, поскольку она может обратимо окисляться от Cu + до Cu2 +. Примером этих ферментов является пластоцианин, который отвечает за перенос электронов во время световых реакций фотосинтеза.

никель

У растений нет особой потребности в этом минерале, однако многим азотфиксирующим микроорганизмам, которые поддерживают симбиотические отношения с растениями, никель необходим для ферментов, которые обрабатывают молекулы газообразного водорода во время фиксации.

молибден

Нитратредуктаза и нитрогеназа являются одними из многих ферментов, для функционирования которых требуется молибден. Нитратредуктаза катализирует восстановление нитрата до нитрита во время ассимиляции азота в растениях, а нитрогеназа превращает газообразный азот в аммиак в азотфиксирующих микроорганизмах.

Диагностика недостатков

Изменения в питании овощей можно диагностировать несколькими способами, среди которых анализ листвы является одним из самых эффективных.

Межнерологический хлороз у Liquidambar styraciflua (Джим Конрад, через Wikimedia Commons)

Хлороз или пожелтение, появление темных некротических пятен и характер их распределения, а также присутствие пигментов, таких как антоцианы, являются элементами, которые следует учитывать при диагностике дефицита.

Важно учитывать относительную мобильность каждого предмета, поскольку не все транспортируются с одинаковой регулярностью. Таким образом, дефицит таких элементов, как K, N, P и Mg, может наблюдаться во взрослых листьях, поскольку эти элементы перемещаются к формирующимся тканям.

Напротив, молодые листья демонстрируют дефицит таких элементов, как B, Fe и Ca, которые относительно неподвижны у большинства растений.

Ссылки

1. Азкон-Бьето, Дж. И Талон, М. (2008). Основы физиологии растений (2-е изд.). Мадрид: McGraw-Hill Interamericana Испании.
2. Баркер, А., Пилбим, Д. (2015). Справочник по питанию растений (2-е изд.).
3. Саттельмахер, Б. (2001). Апопласт и его значение для минерального питания растений. Новый фитолог, 149 (2), 167-192.
4. Тайз, Л., и Зейгер, Э. (2010). Физиология растений (5-е изд.). Сандерленд, Массачусетс: Sinauer Associates Inc.
5. Уайт, П.Дж., и Браун, PH (2010). Питание растений для устойчивого развития и глобального здоровья. Анналы ботаники, 105 (7), 1073–1080.