Planters mineralernæring

Ud over kulstof, brint og ilt har planter brug for et defineret sæt af mineralelementer fra jorden, og den måde, de optager, transporterer og assimilerer disse næringsstoffer, former deres vækst og de gødningsstoffer, landbruget er afhængigt af.

Definition

Planters mineralernæring er optagelse, transport og assimilering af de uorganiske elementer, der er essentielle for plantevækst, og de fysiologiske konsekvenser af deres tilførsel eller mangel.

Scope

Dette emne dækker de essentielle mineralelementer (makronæringsstoffer og mikronæringsstoffer), kriterierne for essentielitet, mangelsymptomer, ionoptagelse og membrantransport i roden samt assimilering af kvælstof og svovl, herunder symbioseforholdets rolle.

Core questions

• Hvilke grundstoffer er essentielle for planter, og hvordan fastlægges essentielitet?
• Hvordan optager rødder mineralioner mod koncentrationsgradienter?
• Hvordan assimileres kvælstof og andre næringsstoffer til organiske molekyler?

Key theories

Konceptet om essentielle grundstoffer

Et grundstof er essentielt, hvis planten ikke kan fuldføre sin livscyklus uden det, og det har en specifik, uerstattelig rolle; dette kriterium definerer de makronæringsstoffer og mikronæringsstoffer, der kræves af alle planter.

Aktiv membrantransport af ioner

Rodceller bruger protonpumper til at energisere membraner, hvilket gør det muligt for transportører og kanaler at optage mineralioner selektivt, ofte mod deres koncentrationsgradienter.

Mechanisms

Plasma-membran H+-ATPaser pumper protoner ud af rodceller og skaber en elektrokemisk gradient, der driver sekundær aktiv transport af næringsioner gennem specifikke bærere og kanaler. Nitrat og ammonium assimileres gennem nitratreduktase og glutaminsyntetase-glutamatsyntase-cyklussen til aminosyrer; mange planter supplerer optagelsen gennem mykorrhizasvampe eller, hos bælgplanter, kvælstoffikserende rhizobiale symbioser, der reducerer atmosfærisk N2 til ammoniak.

Clinical relevance

Mineralernæring er det videnskabelige grundlag for gødskning og jordforvaltning; at matche næringsstoftilførsel med afgrødebehov øger udbyttet, samtidig med at afstrømning og eutrofiering forårsaget af kvælstof- og fosfortab begrænses.

History

Liebigs nittende århundredes mineralteori om ernæring og Sachs' hydroponiske eksperimenter fastslog, at planter kræver specifikke uorganiske elementer, hvilket lagde grundlaget for videnskabelig gødskning og de essentielle-element-kriterier, der blev forfinet i det tyvende århundrede.

Key figures

• Justus von Liebig
• Julius von Sachs

Seminal works

• taiz2015
• buchanan2015

Frequently asked questions

Hvad er forskellen mellem makronæringsstoffer og mikronæringsstoffer?

Makronæringsstoffer som kvælstof, fosfor, kalium, calcium, magnesium og svovl er nødvendige i relativt store mængder, mens mikronæringsstoffer som jern, zink, mangan og bor er essentielle, men kun kræves i spormængder.

Hvordan får bælgplanter kvælstof?

Bælgplanter danner rodknolde, der huser rhizobiebakterier, som fikserer atmosfærisk kvælstof til ammoniak, hvilket forsyner planten med brugbart kvælstof i bytte for kulhydrater.