Nutrizione minerale delle piante
Oltre a carbonio, idrogeno e ossigeno, le piante necessitano di un definito insieme di elementi minerali tratti dal suolo, e il modo in cui assorbono, trasportano e assimilano questi nutrienti ne modella la crescita e i fertilizzanti da cui dipende l'agricoltura.
Definition
La nutrizione minerale delle piante è l'acquisizione, il trasporto e l'assimilazione degli elementi inorganici essenziali per la crescita delle piante, e le conseguenze fisiologiche della loro disponibilità o carenza.
Scope
Questo argomento copre gli elementi minerali essenziali (macronutrienti e micronutrienti), i criteri di essenzialità, i sintomi di carenza, l'assorbimento ionico e il trasporto di membrana a livello della radice, e l'assimilazione di azoto e zolfo, incluso il ruolo delle simbiosi.
Core questions
- Quali elementi sono essenziali per le piante e come viene stabilita l'essenzialità?
- Come assorbono le radici gli ioni minerali contro i gradienti di concentrazione?
- Come vengono assimilati l'azoto e altri nutrienti nelle molecole organiche?
Key theories
- Concetto di elemento essenziale
- Un elemento è essenziale se la pianta non può completare il suo ciclo vitale senza di esso e ha un ruolo specifico e insostituibile; questo criterio definisce i macronutrienti e i micronutrienti richiesti da tutte le piante.
- Trasporto attivo di ioni attraverso la membrana
- Le cellule radicali utilizzano pompe protoniche per energizzare le membrane, consentendo a trasportatori e canali di assorbire selettivamente gli ioni minerali, spesso contro i loro gradienti di concentrazione.
Mechanisms
Le H+-ATPasi della membrana plasmatica pompano protoni fuori dalle cellule radicali, creando un gradiente elettrochimico che guida il trasporto attivo secondario degli ioni nutrienti attraverso specifici trasportatori e canali. Nitrato e ammonio vengono assimilati tramite la nitrato reduttasi e il ciclo glutammina sintetasi–glutammato sintasi in amminoacidi; molte piante integrano l'assorbimento tramite funghi micorrizici o, nelle leguminose, simbiosi rizobiali azotofissatrici che riducono l'N2 atmosferico ad ammoniaca.
Clinical relevance
La nutrizione minerale è la base scientifica della fertilizzazione e della gestione del suolo; l'adeguamento dell'apporto di nutrienti alla domanda delle colture aumenta le rese limitando il deflusso e l'eutrofizzazione causati dalle perdite di azoto e fosforo.
History
La teoria minerale della nutrizione di Liebig del diciannovesimo secolo e gli esperimenti idroponici di Sachs stabilirono che le piante richiedono specifici elementi inorganici, ponendo le basi per la fertilizzazione scientifica e i criteri degli elementi essenziali raffinati nel ventesimo secolo.
Key figures
- Justus von Liebig
- Julius von Sachs
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Seminal works
- taiz2015
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Frequently asked questions
- Qual è la differenza tra macronutrienti e micronutrienti?
- I macronutrienti come azoto, fosforo, potassio, calcio, magnesio e zolfo sono necessari in quantità relativamente grandi, mentre i micronutrienti come ferro, zinco, manganese e boro sono essenziali ma richiesti solo in tracce.
- Come ottengono l'azoto le leguminose?
- Le leguminose formano noduli radicali che ospitano batteri rizobiali che fissano l'azoto atmosferico in ammoniaca, fornendo alla pianta azoto utilizzabile in cambio di carboidrati.