Nutriția plantelor - o prezentare generală a subiectelor ScienceDirect

Termeni asociați:

  • Macroinvertebrate
  • Ciuperca
  • Nevertebrat
  • Diatomee
  • Dioxid de carbon
  • Melc
  • Crustacee
  • Amfipoda

Descărcați în format PDF

plantelor

Despre această pagină

Profilarea metabolică: aplicații în știința plantelor

Richard N. Trethewey, Arno J. Krotzky, în Manualul de metabonomie și metabolomică, 2007

16.7.2. Nutriția plantelor

Alte lucrări detaliate și extinse privind deficiența de sulf au fost raportate de Nikiforova și colab. [134, 135, 136], care au utilizat tehnologiile GC-MS și LC-MS pentru profilarea metaboliților. Folosind ambele sisteme, s-au înregistrat aproximativ 6023 urme de ioni non-redundanți, deși doar 134 de metaboliți au putut fi identificați. În studiu s-au găsit dovezi ale influenței acumulării de sulf asupra reglării echilibrului azotului, descompunerii lipidelor, metabolismului purinelor și fotorepirației. În plus, au fost găsite și dovezi ale implicării auxinei în stresul hipo-sulfuric [136].

Importanța asimilării azotului anorganic pentru biochimia plantelor în general și a biosintezei aminoacizilor în special a fost investigată de Urbanczyk-Wochniak și Fernie [137] folosind profilarea GC-MS. Plantele de roșii au fost cultivate în cultură hidroponică sub trei surse diferite de nitrați (saturați, plini și deficienți) și la intensități luminoase diferite. Probele de frunze au fost prelevate după 7, 14 și 21 de zile și, în plus, a fost investigat răspunsul pe termen scurt al frunzelor la diferite stări de nutrienți. Rezultatele profilării metaboliților au dezvăluit profiluri destul de diferite pentru fiecare dintre regimurile și momentele analizate. În special, autorii au reușit să discearnă că deficitul de nitrați a condus nu numai la o scădere a conținutului de aminoacizi, ci că a existat și o reducere a acizilor organici și o creștere a zaharurilor, a intermediarilor fosforilați și a unor metaboliți secundari.

În termeni generali, seturile de date generate în studiile nutriționale ale plantelor discutate aici sunt atât de complexe încât vor necesita timp considerabil și experimentări suplimentare pentru a dezvolta o înțelegere completă a răspunsurilor rețelei metabolice la stresul nutrienților [138]. Cu toate acestea, promisiunea acestor abordări a fost deja demonstrată în mod clar, iar numărul grupurilor care aplică aceste tehnici crește rapid.

Interacțiuni benefice între plante și microbi

Nutriția plantelor

Îmbunătățirea nutriției plantelor este pusă în aplicare de cele mai răspândite plante - sisteme de microbi - micorize și simbioze de fixare a N 2. În majoritatea plantelor terestre actuale, nutriția N și P este în esență simbiotrofă. În cazul simbiozelor AM sau EcM, până la 80% din nutrienții minerali sunt obținuți de plante din micobioniți.

Orice interacțiune mutualistă implică un echilibru fin între beneficiile pe care plantele le pot obține de la microbi și costurile, care ar trebui plătite pentru aceste beneficii. Acest echilibru se bazează pe aprovizionarea cu energie a simbiozei: 20-30% din produsele fotosintetice ale plantelor sunt investite în simbiozele de fixare a N2 sau micorize. Cu toate acestea, aceste cheltuieli pot fi returnate gazdei destul de repede. De exemplu, este mai profitabil pentru plante să obțină P prin micoriză decât prin propriile fire de rădăcină (care sunt de multe ori mai groase și au un raport de volum de suprafață mult mai mic decât hifele). Mai mult, costul C poate fi mult redus, deoarece fotosinteza este stimulată de formarea simbiozelor. O astfel de stimulare a fost demonstrată pentru simbiozele de fixare a N2 și micorize care demonstrează un mare potențial de autoreglare a sistemelor simbiotice.

Metale specifice

4.3 Solul

Factorii solului care afectează nutriția plantelor includ Zn total, pH, materie organică, calcar (CAS nr. 1317-65-3), condiții redox, microbi în rizosferă, umiditatea solului, alte oligoelemente și cantitatea de fosfor și alți nutrienți (Adriano, 1986). Zincul este prezent în cinci bazine: solubile în apă; legat de particulele de sol printr-o sarcină electrică; legat de liganzi organici; slab schimbabil legat de argilă și oxizi metalici insolubili; și în minerale meteorologice (Alloway, 2008). Natura amfoterică a Zn îl face slab disponibil la pH intermediar, dar foarte disponibil la extreme de pH. În condiții normale, o mică parte din Zn este în soluție. Sub pH 7,7, predomină ioni Zn; peste pH 7,7, ZnOH + este forma majoră; și peste pH 9,11, zincatele [Zn (OH) 4] 2− sunt solubile (Kiekens, 1995). Acizii organici cu greutate moleculară mică care leagă Zn sunt, de asemenea, o sursă importantă.

Plantele extrag ionul Zn din sol prin adsorbție (Alloway, 2008). PH-ul scăzut crește schimbul de cationi, iar pH-ul ridicat crește chemisorbția și complexarea liganzilor organici. În argilă, au loc atât schimbul de ioni Zn reversibil, cât și sorbția ireversibilă către mineralul din rețea. Acesta din urmă implică fixarea Zn într-o formă hidrolizată și precipitații sub formă de hidroxid de Zn. Ca urmare, Zn este mai puțin disponibil pentru plante.

În solurile pe bază de calcar, Zn se chimizează pe carbonatul de calciu pentru a forma hidroxicarbonatul de Zn foarte stabil, care suprimă disponibilitatea Zn pentru plante. La pH 8 și peste, oxizii de fier precipită și acoperă mineralele carbonatice care leagă ferm Zn. Coprecipitați de zinc cu oxizi de fier și mangan și cu Franklinit. În plus, reducerea condițiilor care formează sulfura de Zn scade disponibilitatea zincului pentru plante.

Zincul din apele uzate industriale tinde să precipite ca hidroxid de Zn. La pH 9,5, cea mai mică concentrație de Zn solubil este de aproximativ 0,25 mg/L (Patterson și colab., 1977). În timpul extracției chimice și acidificării nămolului de epurare, formele organice și unele forme anorganice insolubile de zinc se asociază cu fracția pirofosfat tetrasodic care reprezintă 18-52% din totalul Zn. Mobilizarea zincului începe la pH 6,0, iar cea mai mare parte este extrasă cu pH 2,0. Zincul se extrage mai ușor din nămol brut decât din forme uscate de nămol activat și digerat. Mobilizarea Zn din nămol lichid începe la pH 4,0 (Rudd și colab., 1988) și crește atunci când nămolul este adăugat la un sol argilos sau un sol nisipos, dar este mai puțin eficient în prezența argilei (Sanders și colab., 1987 ).