AUGU UZTURS: MAKROELEMENTI, MIKROELEMENTI, TRŪKUMI - BIOLOĢIJA - 2025

Augu barības ir kopums, ķīmisko procesu, kurā barības vielas iegūtas no pirmajos stāvos, kas atbalsta izaugsmi un attīstību orgānu. Tas arī īpaši atsaucas uz minerālvielu veidiem, kas nepieciešami augiem, un to trūkumu simptomiem.

Augu uztura izpēte ir īpaši svarīga tiem, kas ir atbildīgi par lauksaimnieciskas nozīmes kultūru kopšanu un uzturēšanu, jo tas ir tieši saistīts ar ražas un ražošanas rādītājiem.

Ar kukurūzu sēts lauks (Avots: pixabay.com/)

Tā kā ilgstoša dārzeņu audzēšana izraisa augsnes eroziju un minerālu noplicināšanu, lielie sasniegumi lauksaimniecības nozarē ir saistīti ar mēslošanas līdzekļu izstrādi, kuru sastāvs ir rūpīgi izstrādāts atbilstoši interesējošo šķirņu uztura prasībām.

Šo mēslošanas līdzekļu izstrādei, bez šaubām, ir vajadzīgas plašas zināšanas par augu fizioloģiju un uzturu, jo tāpat kā jebkurā bioloģiskajā sistēmā ir arī augšējās un apakšējās robežas, kurās augi nevar pareizi darboties, vai nu kāda elementa trūkums vai pārmērība.

Kā augi tiek baroti?

Saknēm ir būtiska loma augu uzturā. Minerālvielu barības vielas tiek ņemtas no “augsnes šķīduma” un tiek transportētas pa vienkāršo (intracelulāro) vai apoplastisko (ārpusšūnu) ceļu uz asinsvadu saišķiem. Tos iekrauj ksilēmā un transportē uz kātu, kur tie pilda dažādas bioloģiskās funkcijas.

Cigoriņu sakne

Uzturvielu uzņemšana no augsnes caur augšstilbu saknēs un to turpmākā transportēšana uz ksilēmu pa apoplastisko ceļu ir dažādi procesi, ko ietekmē dažādi faktori.

Tiek uzskatīts, ka barības vielu cikliskums regulē jonu uzņemšanu ksilēmā, savukārt ieplūšana simpātiskajā saknē var būt atkarīga no temperatūras vai ārējā jonu koncentrācijas.

Izšķīdušo vielu transportēšana uz ksilēmu parasti notiek pasīvā difūzijā vai pasīvā jonu transportā caur jonu kanāliem, pateicoties spēkam, ko rada protonu sūkņi (ATPāzes), kas izteikti parenhīmas paratraheālajās šūnās.

No otras puses, transportēšanu uz apoplastu veicina hidrostatiskā spiediena atšķirības no caurspīdīgajām lapām.

Daudzi augi izmanto savstarpējas attiecības, lai sevi barotu, vai nu, lai absorbētu citas minerālvielu jonu formas (piemēram, slāpekli fiksējošās baktērijas), lai uzlabotu to sakņu absorbcijas spēju, vai arī lai iegūtu lielāku atsevišķu elementu (piemēram, mikorizu) pieejamību. .

Būtiski elementi

Augiem ir atšķirīgas vajadzības pēc katras barības vielas, jo ne visi tiek izmantoti vienā proporcijā vai vienādiem mērķiem.

Būtisks elements ir tāds, kas ir auga struktūras vai metabolisma sastāvdaļa un kura neesamība izraisa nopietnas novirzes augšanā, attīstībā vai pavairošanā.

Kopumā visi elementi darbojas šūnu struktūrā, metabolismā un osmoregulācijā. Makro- un mikroelementu klasifikācija ir saistīta ar šo elementu relatīvo pārpilnību augu audos.

Makroelementi

Starp makroelementiem ir slāpeklis (N), kālijs (K), kalcijs (Ca), magnijs (Mg), fosfors (P), sērs (S) un silīcijs (Si). Lai arī būtiski elementi piedalās daudzos dažādos šūnu pasākumos, var norādīt uz dažām īpašām funkcijām:

Slāpeklis

Tas ir minerāls elements, kas augiem vajadzīgs lielākos daudzumos, un tas parasti ir ierobežojošs elements daudzās augsnēs, tāpēc mēslošanas līdzekļu sastāvā parasti ir slāpeklis. Slāpeklis ir mobilais elements un būtiska šūnas sienas, aminoskābju, olbaltumvielu un nukleīnskābju sastāvdaļa.

Lai arī atmosfēras slāpekļa saturs ir ļoti augsts, tikai Fabaceae dzimtas augi kā galveno slāpekļa avotu spēj izmantot molekulāro slāpekli. Pārējās formas pielīdzināmas formas ir nitrāti.

Kālijs

Šo minerālu augos iegūst monovalentā katjona formā (K +) un piedalās šūnu osmotiskā potenciāla regulēšanā, kā arī elpošanā un fotosintēzē iesaistīto enzīmu aktivatorā.

Kalcijs

Parasti to uzskata par divvērtīgiem joniem (Ca2 +) un tas ir būtisks šūnu sienas sintēzē, jo īpaši vidējās lameles veidošanā, kas atdala šūnas dalīšanas laikā. Tas arī piedalās mitotiskās vārpstas veidošanā un ir nepieciešams šūnu membrānu darbībai.

Tam ir svarīga loma kā sekundāram sūtītājam vairākos augu reakcijas ceļos gan caur hormonālajiem, gan vides signāliem.

Tas var saistīties ar kalmodulīnu, un komplekss cita starpā regulē fermentus, piemēram, kināzes, fosfatāzes, citoskeleta olbaltumvielas, signālbaltumvielas.

Magnijs

Magnijs ir iesaistīts daudzu enzīmu aktivizēšanā fotosintēzē, elpošanā, kā arī DNS un RNS sintēzē. Turklāt tā ir hlorofila molekulas strukturāla daļa.

Sakritība

Fosfāti ir īpaši svarīgi elpošanas un fotosintēzes starpproduktu veidošanai starp cukurfosfātiem, kā arī ir daļa no polārajām grupām uz fosfolipīdu galvām. ATP un saistītajiem nukleotīdiem piemīt fosfors, kā arī nukleīnskābju struktūra.

Sērs

Aminoskābju cisteīna un metionīna sānu ķēdes satur sēru. Šis minerāls ir arī svarīga daudzu koenzīmu un vitamīnu, piemēram, koenzīma A, S-adenozilmetionīna, biotīna, B1 vitamīna un pantotēnskābes sastāvdaļa, kas nepieciešami augu metabolismam.

Silīcijs

Lai gan Equisoceae ģimenē ir pierādīta tikai īpaša prasība pēc šī minerāla, ir pierādījumi, ka šī minerāla uzkrāšanās dažu sugu audos veicina augšanu, auglību un izturību pret stresu.

Stādi (Avots: pixabay.com/)

Mikroelementi

Mikroelementi ir hlors (Cl), dzelzs (Fe), bors (B), mangāns (Mn), nātrijs (Na), cinks (Zn), varš (Cu), niķelis (Ni) un molibdēns (Mo). Tāpat kā makroelementiem, arī mikroelementiem ir būtiskas funkcijas augu metabolismā, proti:

Hlors

Hlors ir atrodams augos kā anjonu forma (Cl-). Tas ir nepieciešams ūdens fotolīzes reakcijai, kas notiek elpošanas laikā; piedalās fotosintēzes procesos un DNS un RNS sintēzē. Tā ir arī hlorofila molekulas gredzena strukturāla sastāvdaļa.

Dzelzs

Dzelzs ir svarīgs daudzu enzīmu kofaktors. Tā galvenā loma ir elektronu transportēšana oksīdu reducēšanas reakcijās, jo to var viegli atgriezeniski oksidēt no Fe2 + līdz Fe3 +.

Tā galvenā loma, iespējams, ir citohromu sastāvdaļa, kas ir vitāli nepieciešama gaismas enerģijas pārnešanai fotosintētiskās reakcijās.

Bora

Precīza tā funkcija nav precizēta, tomēr pierādījumi liecina, ka tā ir svarīga šūnu pagarināšanā, nukleīnskābju sintēzē, hormonālajās atbildēs, membrānas funkcijās un šūnu cikla regulēšanā.

Mangāns

Mangāns ir atrasts kā divvērtīgs katjons (Mg2 +). Tas piedalās daudzu enzīmu aktivizēšanā augu šūnās, jo īpaši dekarboksilāzēs un dehidrogenāzēs, kas iesaistītas trikarbonskābes ciklā vai Krebsa ciklā. Tā vispazīstamākā funkcija ir skābekļa ražošanā no ūdens fotosintēzes laikā.

Nātrijs

Šis jons ir vajadzīgs daudziem augiem ar C4 metabolismu un crassulaceous acid (CAM) oglekļa fiksēšanai. Tas ir svarīgi arī fosfoenolpiruvāta reģenerācijai, kas ir pirmās karboksilācijas substrāts iepriekšminētajos ceļos.

Cinks

Lielam skaitam fermentu ir nepieciešams cinks, lai darbotos, un dažiem augiem tas ir nepieciešams hlorofila biosintēzei. Slāpekļa metabolisma fermentiem, enerģijas pārnešanai un citu olbaltumvielu biosintētiskajiem ceļiem to darbībai nepieciešams cinks. Tā ir arī daudzu ģenētiski svarīgu transkripcijas faktoru strukturāla sastāvdaļa.

Vara

Varš ir saistīts ar daudziem fermentiem, kas piedalās oksidācijas-reducēšanās reakcijās, jo to var atgriezeniski oksidēt no Cu + līdz Cu2 +. Šo fermentu piemērs ir platocianīns, kas ir atbildīgs par elektronu pārnešanu fotosintēzes gaismas reakciju laikā.

Niķelis

Augiem nav īpašu prasību attiecībā uz šo minerālu, tomēr daudziem no slāpekli fiksējošajiem mikroorganismiem, kas uztur simbiotiskas attiecības ar augiem, fermentiem, kas fiksācijas laikā apstrādā gāzveida ūdeņraža molekulas, ir nepieciešams niķelis.

Molibdēns

Nitrātu reduktāze un nitrogāze ir vieni no daudzajiem fermentiem, kuru darbībai vajadzīgs molibdēns. Nitrātu reduktāze katalizē nitrātu reducēšanu uz nitrītiem slāpekļa asimilācijas laikā augos, un nitrogāze slāpekļa gāzi pārvērš amonjakā slāpekli fiksējošos mikroorganismos.

Trūkumu diagnostika

Uztura izmaiņas dārzeņos var diagnosticēt vairākos veidos, starp kuriem lapotņu analīze ir viena no efektīvākajām metodēm.

Starpvalstu hloroze Liquidambar styraciflua (Džims Konrāds, izmantojot Wikimedia Commons)

Hloroze vai dzeltēšana, tumšu krāsu nekrotisko plankumu parādīšanās un to izplatības shēma, kā arī tādu pigmentu klātbūtne kā antocianīni ir daļa no elementiem, kas jāņem vērā, diagnosticējot trūkumus.

Ir svarīgi ņemt vērā katra priekšmeta relatīvo mobilitāti, jo ne visi tiek pārvadāti ar vienādu regularitāti. Tādējādi pieaugušo lapās var novērot tādu elementu kā K, N, P un Mg deficītu, jo šie elementi veidošanās laikā pārvietojas uz audiem.

Gluži pretēji, jaunām lapām būs trūkumi tādiem elementiem kā B, Fe un Ca, kas lielākajā daļā augu ir salīdzinoši nekustīgi.

Atsauces

1. Azcón-Bieto, J., & Talón, M. (2008). Augu fizioloģijas pamati (2. izdevums). Madride: McGraw-Hill Interamericana no Spānijas.
2. Barkers, A., un Pilbeam, D. (2015). Augu uztura rokasgrāmata (2. izdevums).
3. Sattelmacher, B. (2001). Apoplasts un tā nozīme augu minerālu uzturā. Jaunais fitologs, 149 (2), 167-192.
4. Taizs, L., un Zeigers, E. (2010). Augu fizioloģija (5. izdevums). Sunderland, Masačūsetsa: Sinauer Associates Inc.
5. Baltā, PJ un Brauna, PH (2010). Augu uzturs ilgtspējīgai attīstībai un globālajai veselībai. Annals of Botany, 105 (7), 1073–1080.