Növények ásványi táplálkozása

A szénen, hidrogénen és oxigénen kívül a növényeknek meghatározott ásványi elemekre van szükségük, amelyeket a talajból nyernek, és az, ahogyan ezeket a tápanyagokat felszívják, szállítják és asszimilálják, meghatározza növekedésüket és a mezőgazdaságban használt műtrágyákat.

Definition

A növények ásványi táplálkozása a növényi növekedéshez nélkülözhetetlen szervetlen elemek felvétele, szállítása és asszimilációja, valamint az ellátásuk vagy hiányuk élettani következményei.

Scope

Ez a téma az esszenciális ásványi elemeket (makro- és mikroelemek), az esszencialitás kritériumait, a hiánytüneteket, az ionfelvételt és a membrántranszportot a gyökérben, valamint a nitrogén és kén asszimilációját tárgyalja, beleértve a szimbiózisok szerepét.

Core questions

• Mely elemek esszenciálisak a növények számára, és hogyan állapítható meg az esszencialitás?
• Hogyan szívják fel a gyökerek az ásványi ionokat a koncentrációgradienssel szemben?
• Hogyan asszimilálódik a nitrogén és más tápanyagok szerves molekulákká?

Key theories

Esszenciális elem koncepció

Egy elem akkor esszenciális, ha a növény nem tudja befejezni életciklusát nélküle, és specifikus, pótolhatatlan szerepe van; ez a kritérium határozza meg az összes növény számára szükséges makro- és mikroelemeket.

Az ionok aktív membrántranszportja

A gyökérsejtek protonpumpákat használnak a membránok energizálására, lehetővé téve a transzporterek és csatornák számára, hogy szelektíven vegyék fel az ásványi ionokat, gyakran a koncentrációgradiensükkel szemben.

Mechanisms

A plazmamembrán H+-ATPázok protonokat pumpálnak ki a gyökérsejtekből, elektrokémiai gradienst hozva létre, amely specifikus hordozókon és csatornákon keresztül hajtja a tápanyagionok szekunder aktív transzportját. A nitrát és az ammónium a nitrát-reduktáz és a glutamin-szintetáz–glutamát-szintáz ciklus révén asszimilálódik aminosavakká; sok növény kiegészíti a felvételt mikorrhizás gombákon keresztül, vagy hüvelyesek esetében nitrogénkötő rhizobium szimbiózisok révén, amelyek a légköri N2-t ammóniává redukálják.

Clinical relevance

Az ásványi táplálkozás a trágyázás és a talajgazdálkodás tudományos alapja; a tápanyagellátás és a terményigény összehangolása növeli a hozamokat, miközben korlátozza a nitrogén- és foszforveszteségek okozta lefolyást és eutrofizációt.

History

Liebig tizenkilencedik századi ásványi táplálkozáselmélete és Sachs hidroponikus kísérletei megállapították, hogy a növényeknek specifikus szervetlen elemekre van szükségük, megalapozva a tudományos trágyázást és a huszadik században finomított esszenciális elem kritériumokat.

Key figures

• Justus von Liebig
• Julius von Sachs

Seminal works

• taiz2015
• buchanan2015

Frequently asked questions

Mi a különbség a makro- és mikroelemek között?

A makroelemek, mint például a nitrogén, foszfor, kálium, kalcium, magnézium és kén, viszonylag nagy mennyiségben szükségesek, míg a mikroelemek, mint a vas, cink, mangán és bór, esszenciálisak, de csak nyomokban szükségesek.

Hogyan jutnak nitrogénhez a hüvelyesek?

A hüvelyesek gyökérgümőket képeznek, amelyekben rhizobium baktériumok élnek, amelyek megkötik a légköri nitrogént ammóniává, ellátva a növényt hasznosítható nitrogénnel szénhidrátokért cserébe.