NÖVÉNYI TÁPLÁLKOZÁS: MAKROTÁPANYAGOK, MIKROTÁPANYAGOK, HIÁNYOSSÁGOK - BIOLÓGIA - 2026

A növényi tápanyag a kémiai folyamatok azon csoportja, amelynek során a földszintből kivont tápanyagok támogatják a szervek növekedését és fejlődését. Külön utal az ásványi tápanyagok típusaira is, amelyekre a növények szükségesek, és hiányosságaik tüneteire.

A növényi táplálkozás vizsgálata különösen fontos azok számára, akik a mezőgazdasági érdekű növények gondozásáért és karbantartásáért felelősek, mivel ez közvetlenül kapcsolódik a termés és a termelés mértékéhez.

Kukoricával bevetett mező (Forrás: pixabay.com/)

Mivel a hosszú távú zöldség-termesztés eróziót és a talaj ásványi anyagok elszegényedését okozza, a mezőgazdasági ipar nagy előrelépései azoknak a műtrágyáknak a fejlesztésével kapcsolatosak, amelyek összetételét gondosan megtervezték az érdekes fajták tápanyag-igényei szerint.

Ezeknek a műtrágyáknak a megtervezéséhez kétségkívül a növény élettanának és táplálkozásának széles körű ismerete szükséges, mivel minden biológiai rendszerhez hasonlóan vannak olyan felső és alsó határértékek, amelyekben a növények sem képesek megfelelően működni, akár valamilyen elem hiánya vagy feleslege

Hogyan táplálják a növényeket?

A gyökerek alapvető szerepet játszanak a növény táplálkozásában. Az ásványi tápanyagokat a „talajoldatból” veszik, és akár egyszerűsített (intracelluláris), akár apoplasztikus (extracelluláris) úton szállítják az érrendszer kötegekbe. Betöltenek a xilémbe és szállítják a szárba, ahol különféle biológiai funkciókat látnak el.

Cikóriagyökér

A tápanyagok felvétele a talajból a gyökérrendszerben a szimplasztán keresztül, és az apoplasztikus útvonalon a xylembe történő továbbjutásuk különböző folyamatok, amelyeket különböző tényezők közvetítenek.

Úgy gondolják, hogy a tápanyag-ciklus szabályozza az xylembe történő ionfelvételt, míg a szimpatikus gyökérbe történő beáramlás függhet a hőmérséklettől vagy a külső ionkoncentrációtól.

Az oldott anyag szállítása a xylembe általában passzív diffúzióval vagy passzív ioncsatornán keresztüli transzporttal történik, a protonszivattyúk (ATPázok) által generált erőnek köszönhetően, amelyeket a parenchima paratracheális sejtjeiben expresszálnak.

Másrészt, az apoplaszthoz való szállítást az átáramló levelek hidrosztatikus nyomásának különbségei vezérlik.

Számos növény kölcsönös kapcsolatokat alkalmaz arra, hogy táplálja magát, akár az ásvány más ionos formáinak (például a nitrogént rögzítő baktériumok) felszívására, gyökerek abszorpciós képességének javítására, vagy bizonyos elemek (például a mirkorizák) nagyobb rendelkezésre állásának elérésére..

Alapvető elemek

A növényeknek különböző tápanyagokra van szükségük, mivel nem mindegyiket használják azonos arányban vagy azonos célokra.

Alapvető elem az, amely a növény szerkezetének vagy anyagcseréjének alkotóeleme, és amelynek hiánya súlyos rendellenességeket okoz a növény növekedésében, fejlődésében vagy szaporodásában.

Általában az összes elem a sejtszerkezetben, az anyagcserében és az ozmoregulációban működik. A makro- és mikrotápanyagok osztályozása ezen elemeknek a növényi szövetekben relatív előfordulásával függ össze.

makrotápanyagokkal

A makrotápanyagok közé tartozik a nitrogén (N), kálium (K), kalcium (Ca), magnézium (Mg), foszfor (P), kén (S) és szilícium (Si). Bár az alapvető elemek számos különféle celluláris eseményen részt vesznek, néhány különös funkciót ki lehet emelni:

Nitrogén

Ez az ásványi elem, amelyet a növények nagyobb mennyiségben igényelnek, és sok talajban általában korlátozó elem, ezért a műtrágyák összetétele általában nitrogéntartalommal rendelkezik. A nitrogén egy mozgó elem, és nélkülözhetetlen része a sejtfalnak, az aminosavaknak, a fehérjéknek és a nukleinsavaknak.

Noha a légköri nitrogéntartalom nagyon magas, csak a Fabaceae család növényei képesek a nitrogén fő forrásaként molekuláris nitrogént használni. A többiekkel megegyezõ formák a nitrátok.

Kálium

Ezt az ásványi anyagot növényekben kapják monovalens kationos formájában (K +), és részt vesz a sejtek ozmotikus potenciáljának szabályozásában, valamint a légzésben és a fotoszintézisben részt vevő enzimek aktivátora.

Kalcium

Általában kétértékű ionokként (Ca2 +) találhatók, és nélkülözhetetlenek a sejtfal szintéziséhez, különösen a középső lamellák kialakulásához, amelyek elválasztják a sejteket az osztódás során. Ezenkívül részt vesz a mitotikus orsó kialakításában, és szükséges a sejtmembránok működéséhez.

Fontos szerepet játszik másodlagos hírvivőként számos növényi válaszreakcióban, mind hormonális, mind környezeti jelek révén.

Csatlakozhat a kalodulinhoz és a komplex enzimeket, például kinázokat, foszfatázokat, citoszkeletális proteineket, jelző fehérjéket szabályozza.

Magnézium

A magnézium számos enzim aktiválásában vesz részt a fotoszintézisben, a légzésben, valamint a DNS és RNS szintézisben. Ezenkívül a klorofill-molekula szerkezeti része.

mérkőzés

A foszfátok különösen fontosak a légzés és a fotoszintézis cukor-foszfát közbenső termékeinek kialakulásához, valamint a foszfolipidfejeken lévő poláris csoportok részei. Az ATP és rokon nukleotidjai foszfort, valamint a nukleinsavak szerkezetét tartalmazzák.

Kén

A cisztein és a metionin aminosavak oldalláncai ként tartalmaznak. Ez az ásványi anyag számos koenzim és vitamin, például A-koenzim, S-adenozil-metionin, biotin, B1-vitamin és pantoténsav fontos alkotóeleme, amelyek nélkülözhetetlenek a növényi anyagcseréhez.

Szilícium

Annak ellenére, hogy csak az ásványi anyag iránti különleges követelményt bizonyították az Equisoceae családban, bizonyítékok vannak arra, hogy az ásványi anyag felhalmozódása egyes fajok szöveteiben hozzájárul a növekedéshez, a termékenységhez és a stresszállósághoz.

Csemete (Forrás: pixabay.com/)

A mikrotápanyagok

A mikrotápanyagok klór (Cl), vas (Fe), bór (B), mangán (Mn), nátrium (Na), cink (Zn), réz (Cu), nikkel (Ni) és molibdén (Mo). A makrotápanyagokhoz hasonlóan a mikrotápanyagok alapvető szerepet játszanak a növényi anyagcserében, nevezetesen:

Klór

A klór a növényekben anionos formában (Cl-) található. Szükség van a víz fotolízisreakciójára, amely a légzés során megy végbe; részt vesz a fotoszintézis folyamatokban, valamint a DNS és az RNS szintézisében. Ez is a klorofill-molekula gyűrűjének szerkezeti alkotóeleme.

Vas

A vas fontos kofaktor számos enzim számára. Alapvető szerepe az elektronok transzportja az oxid redukciós reakciókban, mivel könnyen visszafordíthatóan oxidálódhat Fe2 + -ról Fe3 + -ra.

Elsődleges szerepe talán a citokróm részeként, elengedhetetlen a fényenergia fotoszintézis reakciókban történő szállításához.

Bór

Pontos funkcióját nem határozták meg, azonban a bizonyítékok arra utalnak, hogy fontos a sejtek meghosszabbításában, a nukleinsav szintézisben, a hormonális válaszokban, a membrán működésében és a sejtciklus szabályozásában.

Mangán

A mangánt kétértékű kationként (Mg2 +) találják. Részt vesz számos enzim aktiválásában a növényi sejtekben, különösen a dekarboxilázok és dehidrogenázok részvételével, amelyek részt vesznek a trikarbonsav ciklusban vagy a Krebs ciklusban. Leginkább ismert funkciója az oxigén előállítása a vízből a fotoszintézis során.

Nátrium

Ezt az iont sok C4 anyagcserével és crassulaceus savval (CAM) rendelkező növény igényli a szén rögzítéséhez. Fontos a foszfoenolpiruvát, az első karboxiláció szubsztrátjának a fent említett módon történő regenerálása szempontjából is.

Cink

Számos enzim működéséhez cinkre van szükség, és néhány növénynek szüksége van rá a klorofill-bioszintézishez. A nitrogén metabolizmusának, az energiaátadásnak és más fehérjék bioszintézisének enzimeinek működéséhez cinkre van szükségük. Ez a sok genetikailag fontos transzkripciós faktor szerkezeti része is.

Réz

A réz sok olyan enzimmel társul, amelyek részt vesznek az oxidációs-redukciós reakciókban, mivel visszafordíthatóan oxidálódhat Cu-ról Cu2 + -ra. Ezen enzimekre példa a plasztocianin, amely felelős az elektronok átadásáért a fotoszintézis könnyű reakciói során.

Nikkel

A növényeknek nincs külön követelménye erre az ásványi anyagra, azonban a nitrogént rögzítő mikroorganizmusok közül soknak, amelyek növényekkel szimbiotikus kapcsolatot tartanak fenn, nikkelre van szükségük azokhoz az enzimekhez, amelyek a rögzítés során gáznemű hidrogénmolekulákat dolgoznak fel.

Molibdén

A nitrát-reduktáz és a nitrogáz a sok enzim között, amelyek működéséhez molibdént igényelnek. A nitrát-reduktáz felelős a nitrátok nitritre redukciójának katalizálásáért a növények nitrogén-asszimilációja során, és a nitrogáz a gáznemű nitrogént ammóniummá alakítja nitrogént rögzítő mikroorganizmusokban.

A hiányosságok diagnosztizálása

A zöldségek táplálkozási változása többféle módon diagnosztizálható, köztük a lombozat-elemzés az egyik leghatékonyabb módszer.

Internacionális klorózis a Liquidambar styraciflua-ban (Jim Conrad, a Wikimedia Commons-n keresztül)

A klorózis vagy sárgulás, a sötét színű nekrotikus foltok megjelenése és eloszlási mintázata, valamint a pigmentek, például az antocianinok jelenléte azoknak az elemeknek a része, amelyeket figyelembe kell venni a hiányosságok diagnosztizálása során.

Fontos figyelembe venni az egyes elemek relatív mobilitását, mivel nem mindegyiket szállítják azonos szabályossággal. Így az olyan elemek hiánya, mint a K, N, P és Mg, megfigyelhető a felnőtt levelekben, mivel ezek az elemek a kialakulásuk során a szövetek felé helyezkednek el.

Éppen ellenkezőleg, a fiatal levelek hiányosságokat mutatnak olyan elemek esetében, mint a B, Fe és Ca, amelyek a legtöbb növényben viszonylag mozdulatlanok.

Irodalom

1. Azcón-Bieto, J. és Talón, M. (2008). A növényi élettan alapjai (2. kiadás). Madrid: McGraw-Hill Interamericana, Spanyolország.
2. Barker, A. és Pilbeam, D. (2015). Növénytáplálkozási kézikönyv (2. kiadás).
3. Sattelmacher, B. (2001). Az apoplaszt és annak jelentősége a növényi ásványi táplálkozásban. New Phytologist, 149 (2), 167-192.
4. Taiz, L. és Zeiger, E. (2010). Növényi élettan (5. kiadás). Sunderland, Massachusetts: Sinauer Associates Inc.
5. White, PJ és Brown, PH (2010). Növénytáplálás a fenntartható fejlődés és a globális egészség érdekében. Annals of Botany, 105 (7), 1073–1080.