Växters mineralnäring

Utöver kol, väte och syre behöver växter en definierad uppsättning mineralämnen från jorden, och sättet de absorberar, transporterar och assimilerar dessa näringsämnen formar deras tillväxt och de gödningsmedel jordbruket är beroende av.

Definition

Växters mineralnäring är upptag, transport och assimilering av de oorganiska grundämnen som är nödvändiga för växters tillväxt, samt de fysiologiska konsekvenserna av deras tillgång eller brist.

Scope

Detta ämne omfattar de essentiella mineralämnena (makronäringsämnen och mikronäringsämnen), kriterierna för essentialitet, bristsymptom, jonupptag och membrantransport i roten, samt assimilering av kväve och svavel, inklusive symbiosernas roll.

Core questions

• Vilka grundämnen är essentiella för växter, och hur fastställs essentialitet?
• Hur absorberar rötter mineraljoner mot koncentrationsgradienter?
• Hur assimileras kväve och andra näringsämnen till organiska molekyler?

Key theories

Konceptet med essentiella grundämnen

Ett grundämne är essentiellt om växten inte kan fullborda sin livscykel utan det och det har en specifik, oersättlig roll; detta kriterium definierar de makronäringsämnen och mikronäringsämnen som krävs av alla växter.

Aktiv membrantransport av joner

Rotceller använder protonpumpar för att energisätta membran, vilket gör att transportörer och kanaler selektivt kan ta upp mineraljoner, ofta mot deras koncentrationsgradienter.

Mechanisms

Plasmamembranets H+-ATPas pumpar protoner ut ur rotcellerna, vilket skapar en elektrokemisk gradient som driver sekundär aktiv transport av näringsjoner genom specifika bärare och kanaler. Nitrat och ammonium assimileras genom nitratreduktas och glutaminsyntetas–glutamatsyntascykeln till aminosyror; många växter kompletterar upptaget genom mykorrhizasvampar eller, hos baljväxter, kvävefixerande rhizobiala symbioser som reducerar atmosfäriskt N2 till ammoniak.

Clinical relevance

Mineralnäring är den vetenskapliga grunden för gödsling och markförvaltning; att anpassa näringstillförseln till grödans behov ökar skördarna samtidigt som avrinning och övergödning orsakad av kväve- och fosforförluster begränsas.

History

Liebigs nittonhundratalsteori om mineralnäring och Sachs hydrokulturella experiment fastställde att växter kräver specifika oorganiska grundämnen, vilket lade grunden för vetenskaplig gödsling och de essentiella grundämneskriterier som förfinades under nittonhundratalet.

Key figures

• Justus von Liebig
• Julius von Sachs

Seminal works

• taiz2015
• buchanan2015

Frequently asked questions

Vad är skillnaden mellan makronäringsämnen och mikronäringsämnen?

Makronäringsämnen som kväve, fosfor, kalium, kalcium, magnesium och svavel behövs i relativt stora mängder, medan mikronäringsämnen som järn, zink, mangan och bor är essentiella men endast krävs i spårmängder.

Hur får baljväxter kväve?

Baljväxter bildar rotknölar som hyser rhizobiebakterier vilka fixerar atmosfäriskt kväve till ammoniak, vilket förser växten med användbart kväve i utbyte mot kolhydrater.