ХРАНЕНЕ НА РАСТЕНИЯТА: МАКРОНУТРИЕНТИ, МИКРОЕЛЕМЕНТИ, ДЕФИЦИТИ - БИОЛОГИЯ - 2025

На храненето на растенията е набор от химични процеси, чрез които хранителни вещества, извлечени от приземните етажи че подкрепа за растежа и развитието на органи. Освен това прави специално позоваване на видовете минерални хранителни вещества, от които се нуждаят растенията, и симптомите на техните недостатъци.

Проучването на храненето на растенията е особено важно за тези, които отговарят за грижите и поддържането на културите от интерес за селското стопанство, тъй като е пряко свързано с мерките за добив и производство.

Поле, засето с царевица (Източник: pixabay.com/)

Тъй като продължителното отглеждане на зеленчуци причинява ерозия и минерално обедняване на почвите, големият напредък в селското стопанство е свързан с разработването на торове, чийто състав е внимателно проектиран според хранителните изисквания на интересуващите се култури.

Дизайнът на тези торове изисква без съмнение обширни познания за физиологията и храненето на растенията, тъй като както във всяка биологична система, има горна и долна граница, при която растенията не могат да функционират правилно, нито от липса или излишък на някакъв елемент.

Как се хранят растенията?

Корените играят основна роля в храненето на растенията. Минералните хранителни вещества се вземат от „почвения разтвор“ и се транспортират или по опростен (вътреклетъчен) или апопластичен (извънклетъчен) път до съдовите снопове. Те се натоварват в ксилема и се транспортират до стъблото, където изпълняват различни биологични функции.

Корен от цикория

Поемането на хранителни вещества от почвата през сипласта в корените и последващото им транспортиране до ксилема по апопластичния път са различни процеси, медиирани от различни фактори.

Смята се, че колоезденето на хранителни вещества регулира поемането на йони в ксилема, докато притокът в коренния симпатик може да зависи от температурата или външната концентрация на йони.

Транспортът на разтворители до ксилема обикновено се осъществява чрез пасивна дифузия или пасивен транспорт на йони през йонни канали, благодарение на силата, генерирана от протонните помпи (ATPases), изразена в паратрахеалните клетки на паренхима.

От друга страна, транспортирането до апопласта се управлява от разлики в хидростатичното налягане от преминаващите листа.

Много растения използват взаимни отношения, за да се хранят, или за да абсорбират други йонни форми на минерал (като бактериите, фиксиращи азот), за да подобрят капацитета на абсорбция на корените си или да получат по-голяма наличност на определени елементи (като микоризи).,

Съществени елементи

Растенията имат различни нужди за всяко хранително вещество, тъй като не всички се използват в една и съща пропорция или за еднакви цели.

Съществен елемент е този, който е съставна част от структурата или метаболизма на растението и чието отсъствие причинява тежки аномалии в неговия растеж, развитие или размножаване.

По принцип всички елементи функционират в клетъчната структура, метаболизма и осморегулацията. Класификацията на макро- и микроелементи е свързана с относителното изобилие на тези елементи в растителните тъкани.

Макронутриенти

Сред макронутриентите са азот (N), калий (K), калций (Ca), магнезий (Mg), фосфор (P), сяра (S) и силиций (Si). Въпреки че съществените елементи участват в много различни клетъчни събития, могат да се посочат някои специфични функции:

азот

Това е минералният елемент, който растенията изискват в по-големи количества и обикновено е ограничаващ елемент в много почви, поради което торовете обикновено имат азот в състава си. Азотът е мобилен елемент и е съществена част от клетъчната стена, аминокиселини, протеини и нуклеинови киселини.

Въпреки че атмосферното съдържание на азот е много високо, само растенията от семейство Fabaceae са в състояние да използват молекулен азот като основен източник на азот. Формите, усвоявани от останалите, са нитрати.

калий

Този минерал се получава в растенията в неговата едновалентна катионна форма (К +) и участва в регулирането на осмотичния потенциал на клетките, както и активатор на ензимите, участващи в дишането и фотосинтезата.

калций

Обикновено се намира като двувалентни йони (Са2 +) и е от съществено значение за синтеза на клетъчната стена, особено за образуването на средната ламела, която отделя клетките по време на деленето. Той също така участва във формирането на митотичното вретено и е необходим за функционирането на клетъчните мембрани.

Той има важна роля като вторичен вестител в няколко пътища за реакция на растенията, както чрез хормонални, така и от сигнали за околната среда.

Той може да се свързва с калмодулин и комплексът регулира ензими като кинази, фосфатази, цитоскелетни протеини, сигнални протеини и други.

магнезий

Магнезият участва в активирането на много ензими във фотосинтезата, дишането и синтеза на ДНК и РНК. В допълнение, тя е структурна част от молекулата на хлорофила.

Съвпада

Фосфатите са особено важни за образуването на захарно-фосфатните междинни съединения при дишане и фотосинтеза, както и като част от полярните групи на фосфолипидните глави. АТФ и сродните нуклеотиди притежават фосфор, както и структурата на нуклеиновите киселини.

сяра

Страничните вериги на аминокиселините цистеин и метионин съдържат сяра. Този минерал също е важна съставка на много коензими и витамини като коензим А, S-аденозилметионин, биотин, витамин В1 и пантотенова киселина, от съществено значение за растителния метаболизъм.

силиций

Въпреки че в семейството на Equisoceae е доказано само специфично изискване за този минерал, има доказателства, че натрупването на този минерал в тъканите на някои видове допринася за растеж, плодородие и устойчивост на стрес.

Разсад (Източник: pixabay.com/)

Микронутриентите

Микронутриентите са хлор (Cl), желязо (Fe), бор (B), манган (Mn), натрий (Na), цинк (Zn), мед (Cu), никел (Ni) и молибден (Mo). Подобно на макронутриентите, микроелементите имат основни функции в растителния метаболизъм, а именно:

хлор

Хлорът се намира в растенията като анионна форма (Cl-). Необходимо е за реакцията на фотолиза на водата, която се провежда по време на дишане; участва във фотосинтетични процеси и в синтеза на ДНК и РНК. Той също е структурен компонент на пръстена на молекулата хлорофил.

Желязо

Желязото е важен кофактор за голямо разнообразие от ензими. Основната му роля включва транспортирането на електрони в окислителни реакции, тъй като той може лесно да се окислява от Fe2 + до Fe3 +.

Основната му роля е може би като част от цитохромите, жизненоважни за транспортирането на светлинна енергия при фотосинтетични реакции.

бор

Точната му функция не е уточнена, но данните показват, че тя е важна за удължаването на клетките, синтеза на нуклеинова киселина, при хормоналните отговори, мембранните функции и при регулирането на клетъчния цикъл.

манган

Манганът се намира като двувалентен катион (Mg2 +). Той участва в активирането на много ензими в растителните клетки, по-специално на декарбоксилази и дехидрогенази, участващи в цикъла на трикарбоксилната киселина или цикъла на Кребс. Най-известната му функция е в производството на кислород от вода по време на фотосинтеза.

натрий

Този йон е необходим от много растения с метаболизъм на С4 и маслена киселина (САМ) за фиксиране на въглерода. Също така е важно за регенерацията на фосфоенолпируват, субстрата на първото карбоксилиране по гореспоменатите пътища.

цинк

Голям брой ензими се нуждаят от цинк, за да функционират, а някои растения се нуждаят от него за биосинтеза на хлорофила. Ензимите за азотен метаболизъм, пренос на енергия и биосинтетичните пътища на други протеини се нуждаят от цинк за своята функция. Той също е структурна част от много генетично важни фактори на транскрипция.

мед

Медта се свързва с много ензими, които участват в окислително-редукционни реакции, тъй като може да се окислява обратимо от Cu + до Cu2 +. Пример за тези ензими е пластоцианинът, който е отговорен за прехвърлянето на електрони по време на светлинните реакции на фотосинтезата.

никел

Растенията нямат специфично изискване към този минерал, обаче, много от азотфиксиращите микроорганизми, които поддържат симбиотични връзки с растенията, се нуждаят от никел за ензимите, които обработват газообразни водородни молекули по време на фиксирането.

молибден

Нитрат редуктазата и нитрогеназата са сред многото ензими, които се нуждаят от молибден за своята функция. Нитрат редуктазата катализира редукцията на нитрат до нитрит по време на асимилация на азот в растенията, а нитрогеназата превръща азотния газ в амоняк в азотни фиксиращи микроорганизми.

Диагностика на недостатъци

Хранителните промени в зеленчуците могат да бъдат диагностицирани по няколко начина, сред тях листният анализ е един от най-ефективните методи.

Интернервална хлороза в Liquidambar styraciflua (Джим Конрад, чрез Wikimedia Commons)

Хлорозата или пожълтяването, появата на тъмно оцветени некротични петна и техните модели на разпространение, както и наличието на пигменти като антоцианини, са част от елементите, които трябва да се вземат предвид по време на диагностицирането на недостатъци.

Важно е да се вземе предвид относителната мобилност на всеки артикул, тъй като не всички се транспортират с еднаква закономерност. По този начин, недостигът на елементи като K, N, P и Mg може да се наблюдава в листата на възрастните, тъй като тези елементи се преместват към тъканите в процес на образуване.

Напротив, младите листа ще показват недостатъци за елементи като B, Fe и Ca, които са относително неподвижни в повечето растения.

Препратки

1. Azcón-Bieto, J., & Talón, M. (2008). Основи на физиологията на растенията (2-ро изд.). Мадрид: McGraw-Hill Interamericana на Испания.
2. Barker, A., & Pilbeam, D. (2015). Наръчник за хранене на растенията (2-ро издание).
3. Sattelmacher, Б. (2001). Апопластът и неговото значение за минералното хранене на растенията. Нов фитолог, 149 (2), 167-192.
4. Taiz, L., & Zeiger, E. (2010). Физиология на растенията (5-то издание). Съндърланд, Масачузетс: Sinauer Associates Inc.
5. White, PJ, & Brown, PH (2010). Хранене на растенията за устойчиво развитие и глобално здраве. Анали на ботаниката, 105 (7), 1073–1080.