Minerálna výživa rastlín

Okrem uhlíka, vodíka a kyslíka potrebujú rastliny definovaný súbor minerálnych prvkov čerpaných z pôdy a spôsob, akým tieto živiny absorbujú, transportujú a asimilujú, formuje ich rast a hnojivá, od ktorých závisí poľnohospodárstvo.

Definition

Minerálna výživa rastlín je príjem, transport a asimilácia anorganických prvkov nevyhnutných pre rast rastlín a fyziologické dôsledky ich dostatku alebo nedostatku.

Scope

Táto téma zahŕňa esenciálne minerálne prvky (makroživiny a mikroživiny), kritériá esenciálnosti, symptómy nedostatku, príjem iónov a membránový transport v koreni a asimiláciu dusíka a síry, vrátane úlohy symbióz.

Core questions

• Ktoré prvky sú pre rastliny esenciálne a ako sa esenciálnosť stanovuje?
• Ako korene absorbujú minerálne ióny proti koncentračným gradientom?
• Ako sa dusík a iné živiny asimilujú do organických molekúl?

Key theories

Koncept esenciálnych prvkov

Prvok je esenciálny, ak rastlina bez neho nemôže dokončiť svoj životný cyklus a má špecifickú, nenahraditeľnú úlohu; toto kritérium definuje makroživiny a mikroživiny potrebné pre všetky rastliny.

Aktívny membránový transport iónov

Koreňové bunky využívajú protónové pumpy na energizáciu membrán, čo umožňuje transportérom a kanálom selektívne prijímať minerálne ióny, často proti ich koncentračným gradientom.

Mechanisms

H+-ATPázy plazmatickej membrány pumpujú protóny z koreňových buniek, čím vytvárajú elektrochemický gradient, ktorý poháňa sekundárny aktívny transport iónov živín prostredníctvom špecifických nosičov a kanálov. Dusičnany a amónne ióny sa asimilujú prostredníctvom nitrátreduktázy a cyklu glutamínsyntetáza-glutamátsyntáza do aminokyselín; mnohé rastliny dopĺňajú príjem prostredníctvom mykoríznych húb alebo, u strukovín, symbiózou s rhizobiálnymi baktériami fixujúcimi dusík, ktoré redukujú atmosférický N2 na amoniak.

Clinical relevance

Minerálna výživa je vedeckým základom hnojenia a obhospodarovania pôdy; zosúladenie dodávky živín s dopytom plodín zvyšuje výnosy a zároveň obmedzuje odtok a eutrofizáciu spôsobenú stratami dusíka a fosforu.

History

Liebigova minerálna teória výživy z devätnásteho storočia a Sachsove hydroponické experimenty stanovili, že rastliny potrebujú špecifické anorganické prvky, čím položili základ pre vedecké hnojenie a kritériá esenciálnych prvkov spresnené v dvadsiatom storočí.

Key figures

• Justus von Liebig
• Julius von Sachs

Seminal works

• taiz2015
• buchanan2015

Frequently asked questions

Aký je rozdiel medzi makroživinami a mikroživinami?

Makroživiny ako dusík, fosfor, draslík, vápnik, horčík a síra sú potrebné v relatívne veľkých množstvách, zatiaľ čo mikroživiny ako železo, zinok, mangán a bór sú esenciálne, ale potrebné len v stopových množstvách.

Ako strukoviny získavajú dusík?

Strukoviny tvoria koreňové hľuzy, v ktorých žijú rhizobiálne baktérie, ktoré fixujú atmosférický dusík na amoniak, čím zásobujú rastlinu využiteľným dusíkom výmenou za sacharidy.