Nutrició mineral de les plantes

Més enllà del carboni, l'hidrogen i l'oxigen, les plantes necessiten un conjunt definit d'elements minerals extrets del sòl, i la manera com absorbeixen, transporten i assimilen aquests nutrients determina el seu creixement i els fertilitzants dels quals depèn l'agricultura.

Definition

La nutrició mineral de les plantes és l'adquisició, el transport i l'assimilació dels elements inorgànics essencials per al creixement de les plantes, i les conseqüències fisiològiques del seu subministrament o deficiència.

Scope

Aquest tema cobreix els elements minerals essencials (macronutrients i micronutrients), els criteris d'essencialitat, els símptomes de deficiència, la captació d'ions i el transport de membrana a l'arrel, i l'assimilació de nitrogen i sofre, incloent-hi el paper de les simbiosis.

Core questions

• Quins elements són essencials per a les plantes i com s'estableix l'essencialitat?
• Com absorbeixen les arrels els ions minerals contra els gradients de concentració?
• Com s'assimilen el nitrogen i altres nutrients en molècules orgàniques?

Key theories

Concepte d'element essencial

Un element és essencial si la planta no pot completar el seu cicle de vida sense ell i té un paper específic i irremplaçable; aquest criteri defineix els macronutrients i micronutrients requerits per totes les plantes.

Transport actiu d'ions a través de la membrana

Les cèl·lules de l'arrel utilitzen bombes de protons per energitzar les membranes, permetent que els transportadors i canals captin ions minerals selectivament, sovint contra els seus gradients de concentració.

Mechanisms

Les H+-ATPases de la membrana plasmàtica bomben protons fora de les cèl·lules de l'arrel, creant un gradient electroquímic que impulsa el transport actiu secundari d'ions nutrients a través de transportadors i canals específics. El nitrat i l'amoni s'assimilen mitjançant la nitrat reductasa i el cicle glutamina sintetasa–glutamat sintasa en aminoàcids; moltes plantes complementen la captació mitjançant fongs micorrízics o, en lleguminoses, simbiosis rizobials fixadores de nitrogen que redueixen el N2 atmosfèric a amoníac.

Clinical relevance

La nutrició mineral és la base científica de la fertilització i la gestió del sòl; ajustar el subministrament de nutrients a la demanda dels cultius augmenta els rendiments alhora que limita l'escorrentia i l'eutrofització causades per les pèrdues de nitrogen i fòsfor.

History

La teoria mineral de la nutrició de Liebig del segle XIX i els experiments hidropònics de Sachs van establir que les plantes requereixen elements inorgànics específics, assentant les bases per a la fertilització científica i els criteris d'elements essencials refinats al segle XX.

Key figures

• Justus von Liebig
• Julius von Sachs

Seminal works

• taiz2015
• buchanan2015

Frequently asked questions

Quina diferència hi ha entre macronutrients i micronutrients?

Els macronutrients com el nitrogen, el fòsfor, el potassi, el calci, el magnesi i el sofre es necessiten en quantitats relativament grans, mentre que els micronutrients com el ferro, el zinc, el manganès i el bor són essencials però només es requereixen en quantitats traça.

Com obtenen nitrogen les lleguminoses?

Les lleguminoses formen nòduls radiculars que allotgen bacteris rizobials que fixen el nitrogen atmosfèric en amoníac, subministrant a la planta nitrogen utilitzable a canvi d'hidrats de carboni.