Taimede mineraaltoitumine

Lisaks süsinikule, vesinikule ja hapnikule vajavad taimed kindlat mineraalelementide kogumit, mis pärinevad mullast, ning viis, kuidas nad neid toitaineid omastavad, transpordivad ja assimileerivad, kujundab nende kasvu ja põllumajanduse jaoks olulisi väetisi.

Definition

Taimede mineraaltoitumine on taimekasvuks vajalike anorgaaniliste elementide omastamine, transport ja assimilatsioon ning nende varustamise või puuduse füsioloogilised tagajärjed.

Scope

See teema hõlmab olulisi mineraalelemente (makro- ja mikrotoitained), olulisuse kriteeriume, puuduse sümptomeid, ioonide omastamist ja membraantransporti juurtes ning lämmastiku ja väävli assimilatsiooni, sealhulgas sümbiooside rolli.

Core questions

• Millised elemendid on taimedele olulised ja kuidas olulisus määratakse?
• Kuidas juured omastavad mineraalioone vastu kontsentratsioonigradiente?
• Kuidas assimileeritakse lämmastik ja teised toitained orgaanilisteks molekulideks?

Key theories

Essentsiaalsete elementide kontseptsioon

Element on essentsiaalne, kui taim ei suuda ilma selleta oma elutsüklit lõpule viia ja sellel on spetsiifiline, asendamatu roll; see kriteerium määratleb makro- ja mikrotoitained, mida vajavad kõik taimed.

Ioonide aktiivne membraantransport

Juurterakud kasutavad prootonpumpasid membraanide energiaga varustamiseks, võimaldades transporteritel ja kanalitel selektiivselt omastada mineraalioone, sageli vastu nende kontsentratsioonigradiente.

Mechanisms

Plasmembraani H+-ATPaasid pumpavad prootoneid juurterakkudest välja, luues elektrokeemilise gradiendi, mis juhib toitainete ioonide sekundaarset aktiivset transporti läbi spetsiifiliste kandjate ja kanalite. Nitraat ja ammoonium assimileeritakse nitraatreduktaasi ja glutamiini süntetaasi-glutamaadi süntetaasi tsükli kaudu aminohapeteks; paljud taimed täiendavad omastamist mükoriisaseente kaudu või liblikõielistel lämmastikku siduvate risobiaalsete sümbiooside kaudu, mis redutseerivad atmosfääri N2 ammoniaagiks.

Clinical relevance

Mineraaltoitumine on väetamise ja mullaviljakuse haldamise teaduslik alus; toitainete varustamise vastavusse viimine põllukultuuride vajadustega suurendab saaki, piirates samal ajal lämmastiku ja fosfori kadudest põhjustatud äravoolu ja eutrofeerumist.

History

Liebigi üheksateistkümnenda sajandi mineraaltoitumise teooria ja Sachsi hüdropoonilised katsed tõestasid, et taimed vajavad spetsiifilisi anorgaanilisi elemente, pannes aluse teaduslikule väetamisele ja kahekümnendal sajandil täpsustatud essentsiaalsete elementide kriteeriumidele.

Key figures

• Justus von Liebig
• Julius von Sachs

Seminal works

• taiz2015
• buchanan2015

Frequently asked questions

Mis vahe on makro- ja mikrotoitainetel?

Makrotoitaineid, nagu lämmastik, fosfor, kaalium, kaltsium, magneesium ja väävel, on vaja suhteliselt suurtes kogustes, samas kui mikrotoitained, nagu raud, tsink, mangaan ja boor, on olulised, kuid neid on vaja ainult jälgedes.

Kuidas liblikõielised lämmastikku saavad?

Liblikõielised moodustavad juuremugulaid, kus elavad risobiaalbakterid, mis seovad atmosfääri lämmastiku ammoniaagiks, varustades taime kasutatava lämmastikuga süsivesikute eest.