VÄXTNÄRING: MAKRONÄRINGSÄMNEN, MIKRONÄRINGSÄMNEN, BRISTER - BIOLOGI - 2025

Den växtnäring är den uppsättning av kemiska processer genom vilka näringsämnen som utvunnits ur marken golv som stöd för tillväxt och utveckling av organ. Det hänvisar också speciellt till de typer av mineralnäringsämnen som växter behöver och symtomen på deras brister.

Studien av växtnäring är särskilt viktig för dem som ansvarar för skötsel och underhåll av grödor av jordbruksintresse, eftersom det är direkt relaterat till mått på avkastning och produktion.

Fält sådd med majs (Källa: pixabay.com/)

Eftersom långvarig odling av grönsaker orsakar erosion och mineralutarmning av jord, är de stora framstegen inom jordbruksindustrin relaterade till utvecklingen av gödselmedel, vars sammansättning är noggrant utformad i enlighet med näringsbehovet för kultivarna av intresse.

Utformningen av dessa gödningsmedel kräver utan tvekan en stor kunskap om växtfysiologi och näring, eftersom det som i alla biologiska system finns övre och nedre gränser där växter inte kan fungera korrekt, antingen av brist eller överskott av något element.

Hur får växter näring?

Rötterna spelar en grundläggande roll i växtnäringen. Mineraliska näringsämnen tas från ”jordlösningen” och transporteras antingen via den förenklade (intracellulära) eller apoplastiska (extracellulära) vägen till de vaskulära buntarna. De laddas in i xylem och transporteras till stammen, där de uppfyller olika biologiska funktioner.

Cikoriarot

Upptag av näringsämnen från jorden genom syplast i rötter och deras efterföljande transport till xylem genom den apoplastiska vägen är olika processer, medierade av olika faktorer.

Näringscykel tros reglera jonupptag i xylem, medan tillströmning till rotens sympatik kan bero på temperatur eller yttre jonkoncentration.

Transporten av lösta ämnen till xylem sker vanligtvis genom passiv diffusion eller passiv transport av joner genom jonkanaler, tack vare kraften som genereras av protonpumparna (ATPaser) uttryckta i paratrakealcellerna i parenkym.

Å andra sidan drivs transport till apoplasten av skillnader i hydrostatiska tryck från de transpirerande bladen.

Många växter använder ömsesidiga förhållanden för att mata sig själva, antingen för att absorbera andra jonformer av ett mineral (som kvävefixerande bakterier), för att förbättra absorptionsförmågan hos deras rötter eller för att få större tillgänglighet av vissa element (som mycorrhizae). .

Väsentliga element

Växter har olika behov för varje näringsämne, eftersom inte alla används i samma andel eller för samma ändamål.

Ett väsentligt element är en del av strukturen eller metabolismen hos en växt, och vars frånvaro orsakar allvarliga avvikelser i dess tillväxt, utveckling eller reproduktion.

I allmänhet fungerar alla element i cellstruktur, metabolism och osmoregulering. Klassificeringen av makro- och mikronäringsämnen har att göra med den relativa mängden av dessa element i växtvävnader.

makro

Bland makronäringsämnena är kväve (N), kalium (K), kalcium (Ca), magnesium (Mg), fosfor (P), svavel (S) och kisel (Si). Även om väsentliga element deltar i många olika cellulära händelser, kan vissa specifika funktioner påpekas:

Kväve

Detta är det mineralelement som växter kräver i större mängder och är vanligtvis ett begränsande element i många jordar, varför gödningsmedel i allmänhet har kväve i sin sammansättning. Kväve är ett mobilt element och är en viktig del av cellväggen, aminosyror, proteiner och nukleinsyror.

Även om halten av atmosfärisk kväve är mycket hög, är det bara växter i familjen Fabaceae som kan använda molekylärt kväve som huvudsakligen kvävekälla. De former som kan anpassas av resten är nitrater.

Kalium

Detta mineral erhålls i växter i sin monovalenta katjoniska form (K +) och deltar i regleringen av cellernas osmotiska potential, samt en aktivator av enzymer som är involverade i respiration och fotosyntes.

Kalcium

Det finns vanligtvis som tvåvärda joner (Ca2 +) och är väsentligt för cellväggssyntes, speciellt bildandet av de mittersta lamellerna som separerar celler under uppdelning. Det deltar också i bildningen av den mitotiska spindeln och krävs för att cellmembranen ska fungera.

Det har en viktig roll som en sekundär budbärare i flera växters reaktionsvägar både genom hormonella och miljömässiga signaler.

Det kan binda till kalmodulin och komplexet reglerar enzymer såsom kinaser, fosfataser, cytoskeletala proteiner, signalproteiner, bland andra.

Magnesium

Magnesium är involverat i aktiveringen av många enzymer i fotosyntes, andning och DNA- och RNA-syntes. Dessutom är det en strukturell del av klorofyllmolekylen.

Match

Fosfater är särskilt viktiga för bildandet av sockerfosfat-mellanprodukterna av andning och fotosyntes, liksom för att vara en del av de polära grupperna på fosfolipidhuvudena. ATP och relaterade nukleotider har fosfor, liksom strukturen för nukleinsyror.

Svavel

Sidokedjorna av aminosyrorna cystein och metionin innehåller svavel. Detta mineral är också en viktig beståndsdel av många koenzymer och vitaminer såsom koenzym A, S-adenosylmetionin, biotin, vitamin B1 och pantotensyra, vilket är viktigt för växtmetabolismen.

Kisel

Trots det faktum att endast ett speciellt krav på detta mineral har visats i Equisoceae-familjen, finns det bevis på att ansamlingen av detta mineral i vävnaderna hos vissa arter bidrar till tillväxt, fertilitet och motståndskraft mot stress.

Fröplanta (källa: pixabay.com/)

mikronäringsämnen

Mikronäringsämnena är klor (Cl), järn (Fe), bor (B), mangan (Mn), natrium (Na), zink (Zn), koppar (Cu), nickel (Ni) och molybden (Mo). Liksom makronäringsämnen har mikronäringsämnen väsentliga funktioner i växtmetabolismen, nämligen:

Klor

Klor finns i växter som den anjoniska formen (Cl-). Det är nödvändigt för fotolysreaktionen av vatten som äger rum under andning. deltar i fotosyntetiska processer och i syntesen av DNA och RNA. Det är också en strukturell komponent i klorofyllmolekylens ring.

Järn

Järn är en viktig kofaktor för en mängd olika enzymer. Dess grundläggande roll involverar transport av elektroner i oxidreduktionsreaktioner, eftersom det lätt kan oxideras från Fe2 + till Fe3 +.

Dess primära roll är kanske som en del av cytokromerna, avgörande för transport av ljusenergi vid fotosyntetiska reaktioner.

Bor

Dess exakta funktion har inte specificerats, men bevis tyder på att det är viktigt vid cellförlängning, nukleinsyrasyntes, i hormonella svar, membranfunktioner och för regleringen av cellcykeln.

Mangan

Mangan finns som en tvåvärd katjon (Mg2 +). Det deltar i aktiveringen av många enzymer i växtceller, särskilt dekarboxylaser och dehydrogenaser involverade i trikarboxylsyracykeln eller Krebs-cykeln. Dess mest kända funktion är produktion av syre från vatten under fotosyntes.

Natrium

Denna jon krävs av många växter med C4-ämnesomsättning och krassulsyra (CAM) för kolfixering. Det är också viktigt för regenereringen av fosfoenolpyruvat, underlaget för den första karboxyleringen på de ovannämnda vägarna.

Zink

Ett stort antal enzymer kräver zink för att fungera, och vissa växter behöver det för klorofyllbiosyntes. Enzymer av kvävemetabolism, energiöverföring och bioproteiner för andra proteiner behöver zink för sin funktion. Det är också en strukturell del av många genetiskt viktiga transkriptionsfaktorer.

Koppar

Koppar förknippas med många enzymer som deltar i oxidationsreduktionsreaktioner, eftersom det kan reversibelt oxideras från Cu + till Cu2 +. Ett exempel på dessa enzymer är plastocyanin, som ansvarar för överföring av elektroner under ljusreaktionerna vid fotosyntesen.

Nickel

Växter har inte ett specifikt krav på detta mineral, men många av de kvävefixerande mikroorganismerna som upprätthåller symbiotiska förhållanden med växter behöver nickel för de enzymer som bearbetar gasformiga vätemolekyler under fixering.

Molybden

Nitratreduktas och nitrogenas är bland de många enzymer som kräver molybden för sin funktion. Nitratreduktas katalyserar reduktionen av nitrat till nitrit under kväveassimilering i växter, och nitrogenas omvandlar kvävgas till ammoniak i kvävefixerande mikroorganismer.

Diagnos av brister

Näringsförändringar i grönsaker kan diagnostiseras på flera sätt, bland dessa är bladanalysen en av de mest effektiva metoderna.

Internerval kloros i Liquidambar styraciflua (Jim Conrad, via Wikimedia Commons)

Kloros eller gulning, utseendet på mörkfärgade nekrotiska fläckar och deras distribueringsmönster, liksom förekomsten av pigment såsom antocyaniner, är en del av de element som ska beaktas vid diagnosen brister.

Det är viktigt att beakta den relativa rörligheten för varje objekt, eftersom inte alla transporteras med samma regelbundenhet. Således kan bristen på element såsom K, N, P och Mg observeras i vuxna löv, eftersom dessa element omlokaleras mot vävnaderna i bildningen.

Tvärtom, unga blad kommer att visa brister för element som B, Fe och Ca, som är relativt orörliga i de flesta växter.

referenser

1. Azcón-Bieto, J., & Talón, M. (2008). Fundamentals of Plant Physiology (2: a upplagan). Madrid: McGraw-Hill Interamericana of Spain.
2. Barker, A., & Pilbeam, D. (2015). Handbok för växtnäring (2: a upplagan).
3. Sattelmacher, B. (2001). Apoplasten och dess betydelse för växtmineralnäring. Ny fytolog, 149 (2), 167-192.
4. Taiz, L., & Zeiger, E. (2010). Växtfysiologi (5: e upplagan). Sunderland, Massachusetts: Sinauer Associates Inc.
5. White, PJ, & Brown, PH (2010). Växtnäring för hållbar utveckling och global hälsa. Annals of Botany, 105 (7), 1073–1080.