Харчування рослин - огляд тем ScienceDirect

Пов’язані терміни:

  • Макробезхребетні
  • Грибок
  • Безхребетні
  • Діатомової водорості
  • Вуглекислий газ
  • Равлик
  • Ракоподібні
  • Амфіпода

Завантажити у форматі PDF

рослин

Про цю сторінку

Метаболічне профілювання: застосування в рослинництві

Річард Н. Третвей, Арно Дж. Кроцкі, у Довіднику з метабономіки та метаболоміки, 2007

16.7.2. Живлення рослин

Подальша детальна та обширна робота з дефіциту сірки була повідомлена Nikiforova et al. [134, 135, 136], які застосовували технології GC-MS та LC-MS для профілювання метаболітів. За допомогою обох систем було зафіксовано близько 6023 слідів не зайвих іонів, хоча насправді можна було ідентифікувати лише 134 метаболіти. У дослідженні знайдено докази впливу накопичення сірки на регуляцію азотного балансу, розщеплення ліпідів, метаболізм пуринів та фотодихання. Крім того, також були знайдені докази причетності ауксину до гіпосірчаного стресу [136].

Важливість асиміляції неорганічного азоту для біохімії рослин у цілому та, зокрема, для біосинтезу амінокислот, досліджували Урбанчик-Вочняк та Ферні [137] за допомогою профілювання ГХ-МС. Рослини томатів вирощували в гідропонній культурі під трьома різними запасами нітратів (насиченим, насиченим та дефіцитним) та з різною інтенсивністю світла. Зразки листя відбирали через 7, 14 та 21 день, і крім того досліджували короткочасну реакцію листя на різний стан поживних речовин. Результати профілювання метаболітів виявили досить різні профілі для кожного з аналізованих режимів та часових точок. Зокрема, авторам вдалося розпізнати, що дефіцит нітратів не тільки призводив до зменшення вмісту амінокислот, але й зменшення органічних кислот та збільшення рівня цукру, фосфорильованих проміжних продуктів та деяких вторинних метаболітів.

Загалом, набори даних, що розглядаються в дослідженнях з питань живлення рослин, настільки складні, що вимагатимуть значного часу та подальших експериментів, щоб розвинути повне розуміння реакцій метаболічної мережі на поживний стрес [138]. Однак обіцянку цих підходів вже чітко продемонстровано, і кількість груп, що застосовують ці методи, швидко зростає.

Сприятлива взаємодія рослина-мікроб

Живлення рослин

Поліпшення живлення рослин здійснюється за допомогою найбільш поширених систем рослина-мікроб - мікоризи та симбіози, що фіксують N 2. У більшості сучасних наземних рослин харчування N та P по суті є симбіотрофним. У разі симбіозів AM або EcM рослини отримують до 80% мінеральних поживних речовин з мікобіонтів.

Будь-яка мутуалістична взаємодія передбачає чіткий баланс між користю, яку рослини можуть отримати від мікробів, та витратами, які слід оплатити за ці переваги. Цей баланс базується на енергетичному забезпеченні симбіозу: 20–30% рослинних фотосинтетичних продуктів вкладається у симбіози, що фіксують N2 або мікоризу. Однак ці витрати можуть бути повернуті господареві досить швидко. Наприклад, рослинам вигідніше отримувати Р через мікоризу, ніж через власні кореневі волоски (які в рази товщі і мають значно нижчий коефіцієнт обсягу поверхні, ніж гіфи). Більше того, вартість С може значно зменшитися, оскільки фотосинтез стимулюється утворенням симбіозів. Така стимуляція була продемонстрована для N2-фіксуючих симбіозів та мікориз, що демонструють великий саморегулятивний потенціал симбіотичних систем.

Специфічні метали

4.3 Soрунт

Чинники ґрунту, що впливають на живлення рослин, включають загальний Zn, рН, органічні речовини, вапняк (CAS № 1317-65-3), окисно-відновні умови, мікроби в ризосфері, вологість ґрунту, інші мікроелементи, а також кількість фосфору та інших поживних речовин (Адріано, 1986). Цинк присутній у п’яти басейнах: водорозчинний; зв’язаний з частинками ґрунту електричним зарядом; зв’язаний з органічними лігандами; погано обмінний зв’язаний з глиною та нерозчинними оксидами металів; та у вивітрюванні корисних копалин (Alloway, 2008). Амфотерна природа Zn робить його погано доступним при проміжному рН, але дуже доступним при екстремальних значеннях рН. У звичайних умовах невелика частка Zn знаходиться в розчині. Нижче рН 7,7 переважають іони Zn; вище рН 7,7 ZnOH + є основною формою; і вище рН 9,11, цинкатети [Zn (OH) 4] 2− розчиняються (Kiekens, 1995). Низькомолекулярні органічні кислоти, що зв'язують Zn, також є важливим джерелом.

Рослини витягують іон Zn з ґрунту шляхом адсорбції (Alloway, 2008). Низький рН збільшує катіонний обмін, а високий рН збільшує хемосорбцію та комплексоутворення до органічних лігандів. У глині ​​відбувається як оборотний іонний обмін Zn, так і незворотна сорбція до мінеральної решітки. Останнє передбачає фіксацію Zn у гідролізованій формі та осадження у вигляді гідроксиду Zn. В результаті Zn є менш доступним для рослин.

У грунтах на основі вапняку Zn хемосорбується на карбонаті кальцію, утворюючи високостійкий гідроксикарбонат Zn, який пригнічує доступність Zn для рослин. При рН 8 і вище оксиди заліза випадають в осад і покривають карбонатні мінерали, які міцно зв'язують Zn. Цинк спільно осідає з оксидами заліза та марганцю, а також з франклінітом. Крім того, скорочувальні умови, що утворюють сульфід Zn, зменшують доступність цинку для рослин.

Цинк у промислових стічних водах має тенденцію до осадження у вигляді гідроксиду Zn. При рН 9,5 найнижча концентрація розчинного Zn становить близько 0,25 мг/л (Patterson et al., 1977). Під час хімічного вилучення та підкислення шламу стічних вод органічні та деякі нерозчинні неорганічні форми цинку асоціюються з фракцією пірофосфату тетранатрію, що становить 18-52% від загальної кількості Zn. Мобілізація цинку починається при рН 6,0, і більша частина екстрагується рН 2,0. Цинк легше витягується із сирого мулу, ніж із висушених форм активованого та перетравленого мулу. Мобілізація Zn з рідкого мулу починається при рН 4,0 (Rudd et al., 1988) і зростає при додаванні шламу в глинистий суглинок або супіщаний грунт, але менш ефективна у присутності глини (Sanders et al., 1987 ).