Ανόργανη Θρέψη των Φυτών

Πέρα από τον άνθρακα, το υδρογόνο και το οξυγόνο, τα φυτά χρειάζονται ένα καθορισμένο σύνολο ανόργανων στοιχείων που λαμβάνονται από το έδαφος, και ο τρόπος με τον οποίο απορροφούν, μεταφέρουν και αφομοιώνουν αυτά τα θρεπτικά συστατικά διαμορφώνει την ανάπτυξή τους και τα λιπάσματα από τα οποία εξαρτάται η γεωργία.

Definition

Η ανόργανη θρέψη των φυτών είναι η απόκτηση, μεταφορά και αφομοίωση των ανόργανων στοιχείων που είναι απαραίτητα για την ανάπτυξη των φυτών, και οι φυσιολογικές συνέπειες της παροχής ή της ανεπάρκειάς τους.

Scope

Αυτό το θέμα καλύπτει τα απαραίτητα ανόργανα στοιχεία (μακροθρεπτικά και μικροθρεπτικά), τα κριτήρια της αναγκαιότητας, τα συμπτώματα ανεπάρκειας, την πρόσληψη ιόντων και τη μεταφορά μέσω μεμβρανών στη ρίζα, καθώς και την αφομοίωση του αζώτου και του θείου, συμπεριλαμβανομένου του ρόλου των συμβιώσεων.

Core questions

• Ποια στοιχεία είναι απαραίτητα για τα φυτά και πώς καθορίζεται η αναγκαιότητα;
• Πώς απορροφούν οι ρίζες ανόργανα ιόντα ενάντια στις κλίσεις συγκέντρωσης;
• Πώς αφομοιώνονται το άζωτο και άλλα θρεπτικά συστατικά σε οργανικά μόρια;

Key theories

Έννοια του απαραίτητου στοιχείου

Ένα στοιχείο είναι απαραίτητο εάν το φυτό δεν μπορεί να ολοκληρώσει τον κύκλο ζωής του χωρίς αυτό και έχει έναν συγκεκριμένο, αναντικατάστατο ρόλο· αυτό το κριτήριο καθορίζει τα μακροθρεπτικά και μικροθρεπτικά συστατικά που απαιτούνται από όλα τα φυτά.

Ενεργός μεταφορά ιόντων μέσω μεμβρανών

Τα κύτταρα των ριζών χρησιμοποιούν αντλίες πρωτονίων για να ενεργοποιήσουν τις μεμβράνες, επιτρέποντας στους μεταφορείς και τα κανάλια να προσλαμβάνουν επιλεκτικά ανόργανα ιόντα, συχνά ενάντια στις κλίσεις συγκέντρωσής τους.

Mechanisms

Οι H+-ATPάσες της πλασματικής μεμβράνης αντλούν πρωτόνια έξω από τα κύτταρα των ριζών, δημιουργώντας μια ηλεκτροχημική κλίση που οδηγεί τη δευτερογενή ενεργό μεταφορά ιόντων θρεπτικών ουσιών μέσω ειδικών φορέων και καναλιών. Το νιτρικό και το αμμώνιο αφομοιώνονται μέσω της νιτρικής αναγωγάσης και του κύκλου συνθετάσης γλουταμίνης–συνθετάσης γλουταμινικού σε αμινοξέα· πολλά φυτά συμπληρώνουν την πρόσληψη μέσω μυκορριζικών μυκήτων ή, στα ψυχανθή, συμβιώσεων ριζοβίων που δεσμεύουν άζωτο και ανάγουν το ατμοσφαιρικό N2 σε αμμωνία.

Clinical relevance

Η ανόργανη θρέψη αποτελεί την επιστημονική βάση της λίπανσης και της διαχείρισης του εδάφους· η αντιστοίχιση της παροχής θρεπτικών ουσιών με τη ζήτηση των καλλιεργειών αυξάνει τις αποδόσεις, περιορίζοντας παράλληλα την απορροή και τον ευτροφισμό που προκαλούνται από τις απώλειες αζώτου και φωσφόρου.

History

Η ανόργανη θεωρία θρέψης του Liebig του δέκατου ένατου αιώνα και τα υδροπονικά πειράματα του Sachs καθιέρωσαν ότι τα φυτά απαιτούν συγκεκριμένα ανόργανα στοιχεία, θέτοντας τα θεμέλια για την επιστημονική λίπανση και τα κριτήρια των απαραίτητων στοιχείων που βελτιώθηκαν τον εικοστό αιώνα.

Key figures

• Justus von Liebig
• Julius von Sachs

Seminal works

• taiz2015
• buchanan2015

Frequently asked questions

Ποια είναι η διαφορά μεταξύ μακροθρεπτικών και μικροθρεπτικών συστατικών;

Μακροθρεπτικά συστατικά όπως το άζωτο, ο φώσφορος, το κάλιο, το ασβέστιο, το μαγνήσιο και το θείο χρειάζονται σε σχετικά μεγάλες ποσότητες, ενώ μικροθρεπτικά συστατικά όπως ο σίδηρος, ο ψευδάργυρος, το μαγγάνιο και το βόριο είναι απαραίτητα αλλά απαιτούνται μόνο σε ιχνοποσότητες.

Πώς αποκτούν άζωτο τα ψυχανθή;

Τα ψυχανθή σχηματίζουν οζίδια στις ρίζες που φιλοξενούν ριζοβιακά βακτήρια τα οποία δεσμεύουν το ατμοσφαιρικό άζωτο σε αμμωνία, παρέχοντας στο φυτό χρησιμοποιήσιμο άζωτο σε αντάλλαγμα για υδατάνθρακες.