Mineralna ishrana biljaka

Pored ugljenika, vodonika i kiseonika, biljkama je potreban definisan skup mineralnih elemenata iz zemljišta, a način na koji apsorbuju, transportuju i asimiluju ove hranljive materije oblikuje njihov rast i đubriva od kojih zavisi poljoprivreda.

Definition

Mineralna ishrana biljaka je usvajanje, transport i asimilacija neorganskih elemenata neophodnih za rast biljaka, kao i fiziološke posledice njihovog snabdevanja ili deficijencije.

Scope

Ova tema obuhvata esencijalne mineralne elemente (makronutrijente i mikronutrijente), kriterijume esencijalnosti, simptome deficijencije, usvajanje jona i membranski transport u korenu, kao i asimilaciju azota i sumpora, uključujući ulogu simbioza.

Core questions

• Koji su elementi esencijalni za biljke i kako se utvrđuje esencijalnost?
• Kako koreni apsorbuju mineralne jone nasuprot gradijentima koncentracije?
• Kako se azot i druge hranljive materije asimiluju u organske molekule?

Key theories

Koncept esencijalnog elementa

Element je esencijalan ako biljka ne može da završi svoj životni ciklus bez njega i ako ima specifičnu, nezamenljivu ulogu; ovaj kriterijum definiše makronutrijente i mikronutrijente potrebne svim biljkama.

Aktivni membranski transport jona

Ćelije korena koriste protonske pumpe za energizaciju membrana, omogućavajući transporterima i kanalima da selektivno usvajaju mineralne jone, često nasuprot njihovim gradijentima koncentracije.

Mechanisms

H+-ATPaze plazma membrane pumpaju protone iz ćelija korena, stvarajući elektrohemijski gradijent koji pokreće sekundarni aktivni transport jona hranljivih materija kroz specifične nosače i kanale. Nitrat i amonijum se asimiluju putem nitrat reduktaze i ciklusa glutamin sintetaza–glutamat sintetaza u aminokiseline; mnoge biljke dopunjuju usvajanje putem mikoriznih gljiva ili, kod mahunarki, simbiozama sa rizobijalnim bakterijama koje fiksiraju azot iz atmosfere (N2) u amonijak.

Clinical relevance

Mineralna ishrana je naučna osnova đubrenja i upravljanja zemljištem; usklađivanje snabdevanja hranljivim materijama sa potrebama useva povećava prinose, istovremeno ograničavajući oticanje i eutrofikaciju uzrokovanu gubicima azota i fosfora.

History

Libigova mineralna teorija ishrane iz devetnaestog veka i Sahsovi hidroponski eksperimenti utvrdili su da biljkama trebaju specifični neorganski elementi, postavljajući temelje za naučno đubrenje i kriterijume esencijalnih elemenata usavršene u dvadesetom veku.

Key figures

• Justus von Liebig
• Julius von Sachs

Seminal works

• taiz2015
• buchanan2015

Frequently asked questions

Koja je razlika između makronutrijenata i mikronutrijenata?

Makronutrijenti kao što su azot, fosfor, kalijum, kalcijum, magnezijum i sumpor potrebni su u relativno velikim količinama, dok su mikronutrijenti poput gvožđa, cinka, mangana i bora esencijalni, ali potrebni samo u tragovima.

Kako mahunarke dobijaju azot?

Mahunarke formiraju kvržice korena u kojima se nalaze rizobijalne bakterije koje fiksiraju atmosferski azot u amonijak, snabdevajući biljku upotrebljivim azotom u zamenu za ugljene hidrate.