VÝŽIVA RASTLÍN: MAKRONUTRIENTY, MIKROŽIVINY, NEDOSTATKY - BIOLÓGIE - 2026

Výživa rastlín je súbor chemických procesov, ktoré živiny extrahované z prízemia, ktoré podporu pre rast a vývoj orgánov. Osobitne sa odvoláva na druhy minerálnych živín, ktoré rastliny požadujú, a na príznaky ich nedostatkov.

Štúdium výživy rastlín je obzvlášť dôležité pre tých, ktorí majú na starosti starostlivosť o poľnohospodárske plodiny a ich údržbu, pretože priamo súvisia s mierou výnosu a výroby.

Polia osiate kukuricou (Zdroj: pixabay.com/)

Pretože dlhodobé pestovanie zeleniny spôsobuje eróziu a minerálne ochudobnenie pôdy, veľké pokroky v poľnohospodárskom priemysle súvisia s vývojom hnojív, ktorých zloženie je starostlivo navrhnuté podľa výživových požiadaviek požadovaných kultivarov.

Konštrukcia týchto hnojív si bezpochyby vyžaduje rozsiahle znalosti o fyziológii a výžive rastlín, pretože rovnako ako v každom biologickom systéme existujú horné a dolné hranice, v ktorých rastliny nemôžu správne fungovať, a to ani nedostatok alebo prebytok nejakého prvku.

Ako sa rastliny živia?

Korene majú zásadnú úlohu vo výžive rastlín. Minerálne živiny sa získavajú z „pôdneho roztoku“ a transportujú sa zjednodušenou (intracelulárnou) alebo apoplastickou (extracelulárnou) cestou do cievnych zväzkov. Sú naložené do xylému a transportované do kmeňa, kde plnia rôzne biologické funkcie.

Koreň čakanky

Príjem živín z pôdy cez syplast v koreňoch a ich následný transport do xylému apoplastickou cestou sú rôzne procesy sprostredkované rôznymi faktormi.

Predpokladá sa, že cyklovanie živín reguluje absorpciu iónov do xylému, zatiaľ čo prílev do koreňového sympatika môže závisieť od teploty alebo od vonkajšej koncentrácie iónov.

Transport solutov do xylému sa zvyčajne uskutočňuje pasívnou difúziou alebo pasívnym transportom iónov cez iónové kanály, vďaka sile generovanej protónovými pumpami (ATPázy) exprimovanými v paratracheálnych bunkách parenchýmu.

Na druhej strane transport do apoplastu je spôsobený rozdielmi v hydrostatických tlakoch z listov, ktoré sa objavujú.

Mnoho rastlín používa vzájomné vzťahy na výživu, buď na absorbovanie iných iónových foriem minerálov (ako sú baktérie viažuce dusík), na zlepšenie absorpčnej kapacity svojich koreňov alebo na získanie väčšej dostupnosti určitých prvkov (napríklad mykorhizy). ,

Základné prvky

Rastliny majú rôzne potreby pre každú živinu, pretože nie všetky sa používajú v rovnakom pomere alebo na rovnaké účely.

Základným prvkom je prvok, ktorý je súčasťou štruktúry alebo metabolizmu rastliny a ktorého absencia spôsobuje vážne abnormality v jeho raste, vývoji alebo rozmnožovaní.

Všeobecne všetky prvky fungujú v bunkovej štruktúre, metabolizme a osmoregulácii. Klasifikácia makroživín a mikroživín súvisí s relatívnym výskytom týchto prvkov v rastlinných tkanivách.

macronutrients

Medzi makronutrienty patrí dusík (N), draslík (K), vápnik (Ca), horčík (Mg), fosfor (P), síra (S) a kremík (Si). Aj keď sa základné prvky podieľajú na mnohých rôznych bunkových udalostiach, je možné poukázať na niektoré špecifické funkcie:

dusík

To je minerálny prvok, ktorý rastliny potrebujú vo väčších množstvách, a zvyčajne je obmedzujúcim prvkom v mnohých pôdach, preto hnojivá vo všeobecnosti obsahujú dusík v zložení. Dusík je mobilným prvkom a je nevyhnutnou súčasťou bunkovej steny, aminokyselín, proteínov a nukleových kyselín.

Aj keď je obsah atmosférického dusíka veľmi vysoký, iba rastliny zo skupiny Fabaceae sú schopné ako hlavný zdroj dusíka použiť molekulárny dusík. Formy asimilovateľné pre zvyšok sú dusičnany.

draslík

Tento minerál sa získava v rastlinách v monovalentnej katiónovej forme (K +) a podieľa sa na regulácii osmotického potenciálu buniek, ako aj na aktivácii enzýmov podieľajúcich sa na respirácii a fotosyntéze.

vápnik

Všeobecne sa vyskytuje ako dvojmocné ióny (Ca2 +) a je nevyhnutný pre syntézu bunkovej steny, najmä pri tvorbe strednej lamely, ktorá oddeľuje bunky počas delenia. Podieľa sa tiež na tvorbe mitotického vretienka a je potrebný pre fungovanie bunkových membrán.

Má dôležitú úlohu ako sekundárny posol v niekoľkých dráhach reakcie rastlín, a to prostredníctvom hormonálnych a environmentálnych signálov.

Môže sa viazať na kalmodulín a komplex reguluje enzýmy, ako sú napríklad kinázy, fosfatázy, cytoskeletálne proteíny, signalizačné proteíny.

magnézium

Horčík sa podieľa na aktivácii mnohých enzýmov pri fotosyntéze, dýchaní a syntéze DNA a RNA. Okrem toho je to štruktúrna súčasť molekuly chlorofylu.

Zápas

Fosforečnany sú zvlášť dôležité pre tvorbu medziproduktov cukrov a fosforečnanov pri respirácii a fotosyntéze a sú tiež súčasťou polárnych skupín na fosfolipidových hlavách. ATP a príbuzné nukleotidy majú fosfor, ako aj štruktúru nukleových kyselín.

síra

Bočné reťazce aminokyselín cysteín a metionín obsahujú síru. Tento minerál je tiež dôležitou súčasťou mnohých koenzýmov a vitamínov, ako je koenzým A, S-adenozylmetionín, biotín, vitamín B1 a kyselina pantoténová, nevyhnutný pre metabolizmus rastlín.

kremík

Aj keď v rodine Equisoceae bola preukázaná iba osobitná požiadavka na tento minerál, existuje dôkaz, že akumulácia tohto minerálu v tkanivách niektorých druhov prispieva k rastu, plodnosti a odolnosti voči stresu.

Výsadba (Zdroj: pixabay.com/)

stopové prvky

Mikronutrienty sú chlór (Cl), železo (Fe), bór (B), mangán (Mn), sodík (Na), zinok (Zn), meď (Cu), nikel (Ni). a molybdén (Mo). Rovnako ako makronutrienty, mikronutrienty majú základné funkcie v metabolizme rastlín, konkrétne:

chlór

Chlór sa v rastlinách vyskytuje ako aniónová forma (Cl-). Je potrebné pre fotolytickú reakciu vody, ktorá sa vyskytuje počas dýchania; podieľa sa na fotosyntetických procesoch a na syntéze DNA a RNA. Je tiež štruktúrnou zložkou kruhu molekuly chlorofylu.

železo

Železo je dôležitým kofaktorom mnohých enzýmov. Jeho základná úloha spočíva v transporte elektrónov v reakciách na redukciu oxidov, pretože sa dá ľahko reverzibilne oxidovať z Fe2 + na Fe3 +.

Jeho hlavná úloha je pravdepodobne ako súčasť cytochrómov, nevyhnutná pre prenos svetelnej energie pri fotosyntetických reakciách.

Boron

Jeho presná funkcia nebola špecifikovaná, dôkazy však naznačujú, že je dôležitá pri predlžovaní buniek, syntéze nukleových kyselín, pri hormonálnych reakciách, membránových funkciách a pri regulácii bunkového cyklu.

mangán

Mangán sa nachádza ako dvojmocný katión (Mg2 +). Podieľa sa na aktivácii mnohých enzýmov v rastlinných bunkách, najmä dekarboxyláz a dehydrogenáz zapojených do cyklu trikarboxylovej kyseliny alebo Krebsovho cyklu. Jeho najznámejšou funkciou je produkcia kyslíka z vody počas fotosyntézy.

sodík

Tento ión je vyžadovaný mnohými rastlinami s metabolizmom C4 a kyselinou krasovou (CAM) na fixáciu uhlíka. Je tiež dôležitý pre regeneráciu fosfoenolpyruvátu, substrátu prvej karboxylácie vyššie uvedenými cestami.

zinok

Fungovanie zinku vyžaduje veľké množstvo enzýmov a niektoré rastliny ho potrebujú na biosyntézu chlorofylu. Enzýmy metabolizmu dusíka, prenosu energie a biosyntetické dráhy iných proteínov potrebujú pre svoju funkciu zinok. Je tiež štrukturálnou súčasťou mnohých geneticky dôležitých transkripčných faktorov.

meď

Meď je spojená s mnohými enzýmami, ktoré sa podieľajú na oxidačno-redukčných reakciách, pretože sa dá reverzibilne oxidovať z Cu + na Cu2 +. Príkladom týchto enzýmov je plastocyanín, ktorý je zodpovedný za prenos elektrónov počas svetelných reakcií fotosyntézy.

nikel

Rastliny nemajú špecifickú požiadavku na tento minerál, avšak mnohé z mikroorganizmov viažucich dusík, ktoré udržiavajú symbiotické vzťahy s rastlinami, potrebujú nikel pre enzýmy, ktoré počas fixácie spracovávajú plynné molekuly vodíka.

molybdén

Dusičnan reduktáza a dusíkáza patria medzi mnoho enzýmov, ktoré pre svoju funkciu potrebujú molybdén. Dusičnan reduktáza katalyzuje redukciu dusičnanu na dusitan počas asimilácie dusíka v rastlinách a dusíkáza premieňa plynný dusík na amoniak v mikroorganizmoch fixujúcich dusík.

Diagnóza nedostatkov

Nutričné ​​zmeny v zelenine je možné diagnostikovať niekoľkými spôsobmi, medzi ktorými je analýza listov jednou z najúčinnejších metód.

Internerválna chloróza v Liquidambar styraciflua (Jim Conrad, prostredníctvom Wikimedia Commons)

Chróza alebo žltnutie, výskyt tmavých farebných nekrotických škvŕn a ich distribučné vzorce, ako aj prítomnosť pigmentov, ako sú antokyaníny, sú súčasťou prvkov, ktoré treba brať do úvahy pri diagnostike nedostatkov.

Je dôležité vziať do úvahy relatívnu mobilitu každej položky, pretože nie všetky sa prepravujú s rovnakou pravidelnosťou. Deficit prvkov, ako sú K, N, P a Mg, je teda možné pozorovať v listoch dospelých, pretože tieto prvky sa pri formovaní translokujú smerom k tkanivám.

Naopak, mladé listy budú vykazovať nedostatky v prvkoch ako B, Fe a Ca, ktoré sú vo väčšine rastlín relatívne nehybné.

Referencie

1. Azcón-Bieto, J. a Talón, M. (2008). Základy fyziologie rastlín (2. vydanie). Madrid: Španielska spoločnosť McGraw-Hill Interamericana.
2. Barker, A. a Pilbeam, D. (2015). Príručka výživy rastlín (2. vydanie).
3. Sattelmacher, B. (2001). Apoplast a jeho význam pre výživu minerálov rastlín. New Phytologist, 149 (2), 167-192.
4. Taiz, L., & Zeiger, E. (2010). Physiológia rastlín (5. vydanie). Sunderland, Massachusetts: Sinauer Associates Inc.
5. White, PJ a Brown, PH (2010). Výživa rastlín pre trvalo udržateľný rozvoj a globálne zdravie. Annals of Botanany, 105 (7), 1073 - 1080.