Mineralna prehrana bilja

Osim ugljika, vodika i kisika, biljkama je potreban definiran skup mineralnih elemenata iz tla, a način na koji apsorbiraju, transportiraju i asimiliraju te hranjive tvari oblikuje njihov rast i gnojiva o kojima ovisi poljoprivreda.

Definition

Mineralna prehrana bilja je stjecanje, transport i asimilacija anorganskih elemenata bitnih za rast biljaka te fiziološke posljedice njihove opskrbe ili nedostatka.

Scope

Ova tema obuhvaća esencijalne mineralne elemente (makronutrijente i mikronutrijente), kriterije esencijalnosti, simptome nedostatka, unos iona i membranski transport u korijenu te asimilaciju dušika i sumpora, uključujući ulogu simbioza.

Core questions

• Koji su elementi esencijalni za biljke i kako se utvrđuje esencijalnost?
• Kako korijenje apsorbira mineralne ione protiv gradijenta koncentracije?
• Kako se dušik i druge hranjive tvari asimiliraju u organske molekule?

Key theories

Koncept esencijalnog elementa

Element je esencijalan ako biljka bez njega ne može dovršiti svoj životni ciklus i ima specifičnu, nezamjenjivu ulogu; ovaj kriterij definira makronutrijente i mikronutrijente potrebne svim biljkama.

Aktivni membranski transport iona

Korijenske stanice koriste protonske pumpe za energiziranje membrana, omogućujući transporterima i kanalima selektivni unos mineralnih iona, često protiv njihovih gradijenata koncentracije.

Mechanisms

H+-ATPaze plazma membrane ispumpavaju protone iz korijenskih stanica, stvarajući elektrokemijski gradijent koji pokreće sekundarni aktivni transport hranjivih iona kroz specifične nosače i kanale. Nitrat i amonij asimiliraju se putem nitrat reduktaze i ciklusa glutamin sintetaza–glutamat sintetaza u aminokiseline; mnoge biljke nadopunjuju unos putem mikoriznih gljiva ili, kod mahunarki, simbiozama s rizobijskim bakterijama koje fiksiraju dušik i reduciraju atmosferski N2 u amonijak.

Clinical relevance

Mineralna prehrana je znanstvena osnova gnojidbe i upravljanja tlom; usklađivanje opskrbe hranjivim tvarima s potrebama usjeva povećava prinose, istovremeno ograničavajući otjecanje i eutrofikaciju uzrokovanu gubicima dušika i fosfora.

History

Liebigova mineralna teorija prehrane iz devetnaestog stoljeća i Sachsovi hidroponski eksperimenti utvrdili su da biljkama trebaju specifični anorganski elementi, postavljajući temelje za znanstvenu gnojidbu i kriterije esencijalnih elemenata usavršene u dvadesetom stoljeću.

Key figures

• Justus von Liebig
• Julius von Sachs

Seminal works

• taiz2015
• buchanan2015

Frequently asked questions

Koja je razlika između makronutrijenata i mikronutrijenata?

Makronutrijenti poput dušika, fosfora, kalija, kalcija, magnezija i sumpora potrebni su u relativno velikim količinama, dok su mikronutrijenti poput željeza, cinka, mangana i bora esencijalni, ali potrebni samo u tragovima.

Kako mahunarke dobivaju dušik?

Mahunarke tvore korijenske kvržice u kojima žive rizobijske bakterije koje fiksiraju atmosferski dušik u amonijak, opskrbljujući biljku iskoristivim dušikom u zamjenu za ugljikohidrate.