Planters mineralernæring

Utover karbon, hydrogen og oksygen trenger planter et definert sett med mineraler hentet fra jorden, og måten de absorberer, transporterer og assimilerer disse næringsstoffene påvirker veksten deres og gjødselen landbruket er avhengig av.

Definition

Planters mineralernæring er opptak, transport og assimilering av de uorganiske elementene som er essensielle for plantevekst, og de fysiologiske konsekvensene av deres tilførsel eller mangel.

Scope

Dette emnet dekker de essensielle mineralelementene (makronæringsstoffer og mikronæringsstoffer), kriteriene for essensialitet, mangelsymptomer, ioneopptak og membrantransport i roten, samt assimilering av nitrogen og svovel, inkludert rollen til symbioser.

Core questions

• Hvilke elementer er essensielle for planter, og hvordan etableres essensialitet?
• Hvordan absorberer røtter mineralioner mot konsentrasjonsgradienter?
• Hvordan assimileres nitrogen og andre næringsstoffer til organiske molekyler?

Key theories

Konseptet med essensielle elementer

Et element er essensielt hvis planten ikke kan fullføre livssyklusen uten det, og det har en spesifikk, uerstattelig rolle; dette kriteriet definerer makronæringsstoffene og mikronæringsstoffene som kreves av alle planter.

Aktiv membrantransport av ioner

Rotceller bruker protonpumper for å energisere membraner, slik at transportører og kanaler kan ta opp mineralioner selektivt, ofte mot deres konsentrasjonsgradienter.

Mechanisms

Plasmamembran H+-ATPaser pumper protoner ut av rotceller, og skaper en elektrokjemisk gradient som driver sekundær aktiv transport av næringsioner gjennom spesifikke bærere og kanaler. Nitrat og ammonium assimileres gjennom nitratreduktase og glutaminsyntetase–glutamatsyntase-syklusen til aminosyrer; mange planter supplerer opptaket gjennom mykorrhizasopp eller, hos belgplanter, nitrogenfikserende rhizobiale symbioser som reduserer atmosfærisk N2 til ammoniakk.

Clinical relevance

Mineralernæring er det vitenskapelige grunnlaget for gjødsling og jordforvaltning; å tilpasse næringstilførselen til avlingens behov øker avlingene samtidig som avrenning og eutrofiering forårsaket av nitrogen- og fosfortap begrenses.

History

Liebigs nittende århundres mineralteori om ernæring og Sachs' hydrokulturelle eksperimenter etablerte at planter krever spesifikke uorganiske elementer, og la grunnlaget for vitenskapelig gjødsling og kriteriene for essensielle elementer som ble forfinet i det tjuende århundre.

Key figures

• Justus von Liebig
• Julius von Sachs

Seminal works

• taiz2015
• buchanan2015

Frequently asked questions

Hva er forskjellen mellom makronæringsstoffer og mikronæringsstoffer?

Makronæringsstoffer som nitrogen, fosfor, kalium, kalsium, magnesium og svovel trengs i relativt store mengder, mens mikronæringsstoffer som jern, sink, mangan og bor er essensielle, men kreves kun i spormengder.

Hvordan får belgplanter nitrogen?

Belgplanter danner rotknoller som huser rhizobiebakterier som fikserer atmosfærisk nitrogen til ammoniakk, og forsyner planten med brukbart nitrogen i bytte mot karbohydrater.