Click here to load reader
Upload
nina-blackwell
View
71
Download
4
Embed Size (px)
DESCRIPTION
Minerální a organická výživa rostlin. Přírodovědecká fakulta JčU. Marie Hronková. hronkova @umbr.cas.cz. Složení nejdůležitějších stavebních prvků rostlinného těla. - PowerPoint PPT Presentation
Citation preview
Složení nejdůležitějších stavebních prvků rostlinného těla
SACHARIDY C, H, OLIPIDY C, H, O, P, S, (N)BÍLKOVINY C, H, O, N, S, (P)DNA, RNA C, H, O, N, PENZYMY Fe, Mo, Zn, Cu, Ni, Mn, Co, CHLOROFYLY MgIONTY K+, Ca2+, Na+, Cl–
Odkud pochází uhlík (C), kyslík (O) a vodík (H), obsažený v rostlinné biomase?
Nejsou považovány za minerálníživiny.
Primárně pochází z vody a oxidu uhličitého
Obsah nejdůležitějších prvků v sušině rostliny
Prvky makrobiogenní, stavebníPrvky makrobiogenní, stavební
Mikrobiogenní-stopové prvkyMikrobiogenní-stopové prvky
mikroelementy atomová
hmotnost
µmol.g-1 ppm Počet atomů
molybden 95,95 0,001 0,1 1
měď 63,54 0,10 6 100
zinek 65,38 0,30 20 300
mangan 54,94 1,0 50 1 000
železo 55,85 2,0 100 2 000
bor 10,82 2,0 20 2 000
chlor 35,46 3,0 100 3 000
Klasifikace minerálních živin podle biochemické funkce. Skupina 1- části organických uhlíkatých sloučeninN- aminokyseliny, amidy, proteiny, nukleové kyseliny, nukleotidy, koenzymy, hexosaminy atd.S – cystein, cystin, methionin-proteiny, mastné kyseliny,koenyzm A, thiamin, glutathion, biotin atd. Skupina 2- významné při ukládání energie nebo ve strukturální integritěP- fosfáty cukrů, aminokyseliny, nukleotidy, koenzymy, fosfolipidy. Klíčová úloha v reakcích
zahrnujících ATP.Si- amorfní křemík v buněčné stěně-pevnost a elastiicta buněčných stěn.B- manitol, manan-buněčná stěna- prodlužování buněk, metabolismus nukleových kyselin Skupina 3- zůstávající v podobě iontů (volných nebo vázanýchK- kofaktor více než 40 enzymů, základní kation udržující buněčný turgor a buněčnou
elektroneutralitu.Ca- střední lamela buněčné stěny, kofaktor enzymů hydrolýzy ATP a fosfolipidů, druhý posel v
metabolické regulaci.Mg-chlorofyl, přenos fosfátůCl- fotosyntetické reakce –vývoj kyslíkuMn-aktivita dehydrogenáz, dekarboxyláz, kináz, oxidáz a peroxidáz, vývoj kyslíkuNa- regenerace fosfoenol pyruvátu u C4 a CAM rostlin
Skupina 4- účastnící se redox- reakcí- přenosu elektronůFe-cytochromy a nehemové proteiny pro fotosyntézu, dýchání a fixaci N2
Zn-alkohol dehydrogenáza, karbon anhydráza atdCu- kofaktor dalších enzymů, plastocyaninNi- ureázaMo- nitrogenáza, nitrát reduktáza atd.
Optimální poměry pro příjem živin
Kalcifilní-vápnomilné
Kalcifobní- vápnostřezné
Toky a transporty živin rostlinou
Pěstování rostlin- interakce rostlina (kořen)-půda hnojení
půda
Částice humusu
Interakce kořene s okolím
Transport přes polopropustnoumembránu
Nernstův potenciál
Transportní kanály, přenašeče, pumpy Pasivní-difúze-usnadněná difúze
Aktivní-primární (hydrolýza ATP)elektroneutrálníelektrogenní-sekundární-(gradientelektochem. potenciálu)uniport,symport, antiport
Hydroponie
1840- J. von Liebig-minerální teorieJ. Sachs1860- KnopHoagland
Živné roztoky
Dusík (N)
Je potřeba v největším množství- NO3- dusičnanový ion,
organicky vázaný-symbiotické bakterie (Fabaceae), NH4 +
Význam- růst (aminokyseliny , nukleové kyseliny)
Projevy deficience: -zpomalení růstu -chloróza- žloutnutí a opad starších listůSnadno pohyblivý mezi částmi rostliny, recyklace
-zdřevnatělé stonky- (přebytek karbohydrátů) -akumulace anthocyaninů (purpurové zbarvení listů,
petiol a stonků)-rajče, obiloviny
Cyklus dusíku
Proč nevyužívají rostliny
molekulární dusík (N2), když v atmosféře je ho 78 %?
N N
Cyklus dusíku
Asimilace dusíku
12 A
TP
NH
3
16 A
TP
Příjem amonných iontů
Asimilace nitrátů
reduktasa dusičnanu
reduktasa dusitanu
Redukce nitrátů
cytoplasma
plastidy
vakuola
přenašeč nitrátu plasmová
membrána
Asimilace nitrátu
Asimilace nitrátů-tvorba aminokyselin
GS/GOGAT
Biologická fixace dusíku-symbióza
NitrogenázaAnaerobní prostředí
Sinice Anabaena
Symbiotická fixace dusíku
Close Window
Close Window
Nitrogenáza
Pronikání Rhizobia do kořene
Signály- fenoly
Síra (S)
Forma –SO42-
Význam- ve 2 aminokyselinách (methionin,cystein)
v koenzymech a vitamínech Projevy deficience - jako N -chloróza, zpomalení růstu, anthocyanin
Spíše v dospělých a mladších listech
než ve starých
-méně pohyblivá,
- nedochází k tak snadné
remobilizaci do mladých listů
Asimilace sulfátů
Syntéza glutathionu
Syntéza aminokyselin
Využití sirných sloučenin
cibule
brukvovité
Fosfor (P)
Forma - fosfát PO43-
Význam Cukr-fosfátové meziprodukty dýchání a fotosyntéty, fosfolipidy - součást rostlinných membrán, nukleotidy (ATP), nukleové kyseliny (DNA,RNA) Projev deficience -tmavě zelené zbarvení listů -malformace -nekrotické skvrny -křehké, slabé stonky -odumírání starších listů - zpomalené dozrávání
Fosfor v energetickém metabolismu
Draslík (K)
Forma- K+
Význam:
- regulace osmotického potenciálu v buňkách
-aktivace enzymů fotosyntézy a respirace
Projevy deficience
-skvrnitá nebo marginální chloróza
-nekrózy špiček listů, okrajů, mezi žilkami
postupující k bázi
-kadeřavost, vlnitost
-slabé stonky, krátká internodia
-tendence k poléhání u obilovin
Transport draselných iontů
Vápník (Ca)
Forma Ca2+
Význam-syntéza buněčných stěn- střední lamela-Mitotické vřeténko-buněčné dělení-tzv.„druhý posel“ pro hormonální a vnější signály-regulace metabolických
reakcí(calmodulin)Ve vakuole-šťavelany, fosforečnany
atd.Projevy deficience-nekrózy mladých meristematických
oblastíšpičky kořenů, vrcholů, mladých listů-chloróza mladých listů-deformace mladých listů-kořeny hnědnou, krátké,větví se
Hořčík (Mg)
Forma Mg 2+
Význam:
-aktivace enzymů(dýchání, respirace,
syntéza DNA,RNA)
-součást molekuly chlorofylu
Projevy deficience-chloróza mezi žilkami
-listy žluté nebo bílé
-předčasný opad listů
Mikroelementy Křemík (Si)Ukládá se v endoplasmatickém retikulu, buněčné stěně, mezibuněčných prostorách
jako amorfní hydratovaný křemičitan-(SiO2.H2O), komplexy s polyfenoly, alternativa k ligninu- (Equisetaceae- nutný pro životní cyklus)
-zlepšuje odolnost k poléhání a houbovým chorobám
-snižuje toxicitu těžkých kovů
Bór (B)Prodlužování buněk, syntéza nukleových kyselin,
hormonální reakce, funkce membrán
Deficience-černé nekrózy mladých listů a terminálních pupenů,
zvl. na bázi listové čepele, ztráta apikální dominance, větvení
Mikroelementy
Mangan (Mn 2+)
-aktivace dekarboxyláz a dehydrogenáz Krebsova cyklu,
Vývoj kyslíku při štěpení vody při fotosyntéze (Marschner 1995)
-deficience-chloróza intervenózní, nekrotické skvrny,
nezávisle na stáří listů
Chlór (Cl- ) Fotolýza vody ,buněčné dělení Deficience-vadnutí, chlorózy, nekrózy, „bronzový“ vzhled,tloustnutí kořenů
Sodík (Na+ )C4 a CAM rostliny,Někdy C3- stimulace růstu, buněčná expanze,osmoticky aktivní roztoky místo K+
Mikroelementy
Železo (Fe) (Fe 2+ , Fe 3+)
Molybden (Mo) (Mo 4+ Mo 6+)
Redox – reakce, cytochromy, chlorofyl-proteinové komplexydeficience-chloróza mladých listů-nepohyblivé,komplexy ve starších listech- oxidy, fosfáty, phytoferritin( Oh et al.1996)
Enzymy- nitrátreduktáza, nitrogenáza (N2 na NH3 –mikroorganismy)Chlorózy, nekrózy, netvoří se květy, předčasný opad
Příjem železa EDTA
DTPA(diethylentriaminpentaoctovákyselina)
Mikroelementy
Zinek (Zn 2+ )
Měď (Cu) ( Cu + Cu 2+ )
Enzymy , biosyntéza chlorofylu,Deficience- redukce růstu internodií, přízemní růžice,Malé listy,zvlněné okraje-nedostatek auxinu,Chloróza, bílé nekrotické skvrny
Enzym plastocyanin –světelné reakce fotoysntézy(Haehnel 1984)Deficience-tmavě zelené listy, nekrotické skvrny,vrcholy mladých listů, postupují po okrajích k bázi, zkroucené a deformované listy, předčasný opad.
Klasifikace na základě pohyblivosti v rostlině a schopnosti retranslokace v důsledku nedostatku
Mobilní (pohyblivé) živiny
Dusík
Draslík
Hořčík
Fosfor
Chlór
Sodík
Zinek
Molybden
Imobilní (nepohyblivé) živiny
Vápník
Síra
Železo
Bór
Měď
Organická výživa-symbiózy
ektomykorhíza endomykorhíza
Heterotrofní výživa
Ukládání zásobních látek-pupeny, semena, hlízy (triacylglyceroly-tuky, -glukany-sacharidy, zásobní bílkoviny
Klíčení (mobilizace zás.látek-dělohy, endosperm) Prorůstání pupenů Parazité, poloparazité Masožravé rostliny Symbiózy(lišejníky)
Příjem živin listy