Back to chapter

34.18:

Основные элементы цепи питания растений

JoVE Core
Biology
A subscription to JoVE is required to view this content.  Sign in or start your free trial.
JoVE Core Biology
Key Elements for Plant Nutrition

Languages

Share

Когда домашнее растение не пересаживали или не подкармливали на протяжении многих лет, возможно, вы найдёте признаки бедствия, такие как:пожелтение листьев. Как и все живое, растениям требуются специфические питательные вещества для воспроизведения, фотосинтеза, и поддержания гомеостаза. Какие питательные вещества требуются растениям для развития?Здоровые растения нуждается в органических, углеродистых соединениях, как неорганические питательные вещества, часто называемые минералами. Существует около 17 питательных веществ, которые поддерживают все биохимические потребности растения. Эти элементы называются основными питательными веществами;никакие другие элементы не могут заменить основных элементов, и без них растение не может завершить свой жизненный цикл.Среди основных питательных веществ углерод, водород, и кислород, которые получают из атмосферы и воды. Большинство растений получают все остальные важные питательные вещества из почвы, в которой они растут. Существуют две группы основных питательных веществ макро нутриенты и микроэлементы.Макро нутриенты включают углерод, водород, кислород, азот, фосфор, калий, кальций, магний и серу. Для растения эти элементы требуются в относительно больших количествах. Углерод составляет около 45 процентов сухой массы растения, и является ключевым компонентом белков, нуклеиновых кислот, и углеводов.Азот также является важным элементом нуклеиновых кислот, белков, и фотосинтетического пигмента хлорофилла. Калий жизненно важен для регулирования газообмена, критически важного процесса для фотосинтеза. Основные питательные вещества для растений, нужные в меньшем объёме называются микронутриентами;хлор, железо, марганец, борон, цинк, медь, никель и молибден необходимы для надлежащего выполнения функций растения.Некоторые микроэлементы функционируют как кофакторы, вещества, которые помогают ферментам работать правильно. Например, железо является кофактором для ферментов в митохондриях и хлоропластах. Если растению недостаточно основных питательных веществах, он начинает показывать симптомы как хлороз или желтеющие листья.Недостаток определённого питательного вещества часто определяется путём изучения внешнего вида растений и содержания питательных веществ в почве. Хотя доля жизненно важных питательных веществ относительно мала в массе растения, они имеют решающее значение для роста растений и гомеостаза.

34.18:

Основные элементы цепи питания растений

Как и все живые организмы, растениям необходимы органические и неорганические питательные вещества для выживания, воспроизводства, роста и поддержания гомеостаза. Чтобы определить питательные вещества, которые необходимы для функционирования растений, исследователи использовали метод, называемый гидропоникой. В системах гидропонного культивирования растения выращивают «без почвы» в растворах на водной основе, содержащих питательные вещества. По крайней мере 17 питательных веществ были определены как основные элементы, необходимые растениям. Растения получают эти элементы из атмосферы, почвы, в которой они произрастают, и воды.

Девять из этих незаменимых питательных веществ, вместе называемых макронутриентами, необходимы растениям в более значительных количествах. Макроэлементы включают углерод, кислород, водород, азот, фосфор, серу, кальций, магний и калий. Важнейшие соединения растений, такие как вода, белки, нуклеиновые кислоты и углеводы, содержат макроэлементы. Макронутриенты также регулируют клеточные процессы. Например, калий регулирует открытие и закрытие устьиц для газообмена.

Растения нуждаются в микроэлементах в меньшем количестве. К ним относятся хлор, железо, марганец, бор, цинк, медь, никель и молибден. Многие микронутриенты действуют как ко-факторы, которые обеспечивают активность ферментов. Поэтому без микроэлементов растения не могут выполнять важные функции.

Растение, испытывающее дефицит основных питательных веществ, может проявлять такие симптомы, как засыхание и пожелтение листьев. Старые и молодые листья чувствительны к определенному дефициту питательных веществ. Например, молодые листья растения часто больше страдают от дефицита железа, чем старые.

Эффективное устранение недостатка питательных веществ в растениях является неотъемлемой частью сельскохозяйственных и экологических практик. Например, оптические датчики используются для измерения содержания азота в почве. Азот имеет решающее значение для растений, но чрезмерное использование азотсодержащих удобрений (т.е. поддержание уровня азота в почве, превышающего то, что могут усвоить растения) отрицательно влияет на функцию экосистемы и может способствовать глобальному потеплению.

Suggested Reading

Padilla FM, Gallardo M, Peña-Fleitas MT, de Souza R, Thompson RB. Proximal Optical Sensors for Nitrogen Management of Vegetable Crops: A Review. Sensors (Basel). 2018 Jun 28;18(7). [Source]

Rouached H, and Phan Tran LS. Regulation of Plant Mineral Nutrition: Transport, Sensing and Signaling. Regulation of Plant Mineral Nutrition: Transport, Sensing and Signaling. Int J Mol Sci. 2015 Dec; 16(12): 29717–29719. [Source]