Δηµοκρίτειο Πανεπιστήµιο Θράκης Τµήµα Αγροτικής Ανάπτυξης ΦΥΣΙΟΛΟΓΙΑ ΦΥΤΩΝ «Θρεπτικά στοιχεία» Θρεπτικές ουσίες Απαραίτητα θρεπτικά στοιχεία για την αύξηση των φυτών: Μακροστοιχεία: C, H, O, N, P, S, K, Ca, Mg Μικροστοιχεία (ή ιχνοστοιχεία): Mn, Cu, Zn, Mo, Cl, B, Ni Ενδιάµεσο: Fe Τροφοπενία χαρακτηριστικές ανωµαλίες στην αύξηση & ανάπτυξη των φυτών απουσία κάποιου απαραίτητου στοιχείου Ορεστιάδα 2015 Απαραίτητο θεωρείται ένα στοιχείο όταν: 1. Η έλλειψη του εµποδίζει την ολοκλήρωση του φυτικού κύκλου ζωής 2. Δεν αντικαθίσταται από κάποιο άλλο µε παρόµοιες ιδιότητες 3. Συµµετέχει άµεσα στο µεταβολισµό του φυτού ή αν είναι απαραίτητο σε κάποιο συγκεκριµένο µεταβολικό στάδιο (πχ µια ενζυµική αντίδραση) Απαραίτητα θρεπτικά στοιχεία για τα φυτά Βασικές λειτουργίες των θρεπτικών στοιχείων Αποτελούν µέρη των δοµικών τους µονάδων Συµµετέχουν σε οργανικά µόρια Λειτουργούν ως ενεργοποιητές ενζύµων ή ως καταλύτες σε ενζυµικές αντιδράσεις Υπό µορφή ιόντων βοηθούν στο να διατηρηθεί η οσµωτική ισορροπία 1
Κριτήρια που καθορίζουν τα θρεπτικά στοιχεία ως αναγκαία και απαραίτητα Προσθήκη θρεπτικών στοιχείων στο έδαφος εύρωστα φυτά αύξηση της παραγωγής βελτίωση της ποιότητας Άνθρακας, υδρογόνο, οξυγόνο Άζωτο ΝΟ - 3 νιτρική ρεδουκτάση 1. Μακροστοιχεία ΝΟ - 2 νιτρώδης ρεδουκτάση Αποτελεί συστατικό των πρωτεϊνών, ΝΗ 3 νουκλεϊκών οξέων, χλωροφύλλης, αµινοξέων, αλκαλοειδών, ορµονών Τρεις βασικές θρεπτικές καταστάσεις * Ανεπαρκής χορήγηση (ζώνη ανεπάρκειας) Επαρκής χορήγηση (ζώνη επάρκειας) Δυσµενής περίσσεια (ζώνη τοξικότητας) Κρίσιµη συγκέντρωση: συγκέντρωση ενός θρεπτικού στοιχείου µε την οποία επιτυγχάνεται το 90% της άριστης αύξησης ή παραγωγικότητας Συµπτώµατα έλλειψης Ν Χλώρωση Αναστολή της αύξησης Άζωτο Ανθοκυανίνες στους µίσχους και στα νεύρα φύλλων http://5e.plantphys.net Αδρανοποίηση πλευρικών οφθαλµών Θείο Ανάπτυξη µακροστοιχεία-ευρύ ιχνοστοιχεία-στενό πολυτελής διαβίωση ανεπάρκεια επάρκεια τοξικότητα Συγκέντρωση θρεπτ. στοιχείου Βασικό συστατικό: κυστεΐνης, κυστίνης, µεθειονίνης, φερεδοξίνης, θειαµίνης, συνενζύµου Α SH σουλφυδριλική οµάδα ενεργός θέση µερικών ενζύµων S-S δισουλφυδικές γέφυρες σταθεροποίηση δοµής πρωτεϊνικών µορίων 2
H 2 PO - 4 Φώσφορος HPO 2-4 * Νουκλεοτίδια µε φωσφορικούς δεσµούς υψηλής χηµικής ενέργειας (π.χ. ΑΤΡ, GTP, UTP) παίζουν ρόλο στη µεταφορά ενέργειας µε τη φωσφορυλίωση Ρόλος στο ενεργειακό µεταβολισµό ( κυτταροδιαίρεση, τάνυση, αναπνοή, φωτοσύνθεση) Κάλιο Μεγάλη κινητικότητα συµπτώµατα έλλειψης* πρώτα στα παλαιότερα φύλλα Ενεργοποίηση ενζύµων * Επιµήκυνση κυττάρων & επίπεδα Κ + Αύξηση [Κ + ] στα καταφρακτικά κύτταρα πρόσληψη νερού αύξηση σπαργής άνοιγµα στοµατίων Αύξηση [Κ + ] φύλλων φωτοσύνθεσης, φωτοαναπνοής, δραστηριότητας Rubisco Έλλειψη καλίου http://5e.plantphys.net Συµπτώµατα έλλειψης Ρ Φώσφορος Έντονα πράσινος ή πρασινο-ιώδης ιώδης χρωµατισµός φύλλων Νεκρωτικές κηλίδες φύλλων http://www.extension.uidaho.edu 3
Ασβέστιο Αφθονία στα εδάφη Δυσκίνητο µέσα στο φυτό Συµµετοχή στο σχηµατισµό της µέσης πλάκας 2. Μικροστοιχεία Σίδηρος Οξειδοαναγωγικός ρόλος (Fe 2+ Fe 3+ ) Ρόλος στις αντιδράσεις µετατροπής ενέργειας (φωτοσύνθεση, αναπνοή) Συστατικό των: Κυτοχρωµάτων (µιτοχόνδρια, χλωροπλάστες) Φερεδοξίνης στους χλωροπλάστες Ενζύµων (π.χ. καταλάσες) Απαραίτητο στοιχείο για τη σύνθεση της χλωροφύλλης Μαγνήσιο Δοµικό συστατικό της χλωροφύλλης Ενεργοποιητής ενζύµων Συστατικό των ριβοσωµάτων Απαραίτητο στις RNA-πολυµεράσες (πυρηνικό RNA) Απαραίτητο σε ορισµένες ενζυµικές αντιδράσεις Σύνθεση ΑΤΡ & ADP Ρύθµιση της συγκέντρωσης της καρβοξυλάσης της διφωσφορικής ριβουλόζης στο στρώµα των χλωροπλαστών http://5e.plantphys.net Έλλειψη µαγνησίου http://aggie-horticulture.tamu.edu 4
Βόριο Η άριστη συγκέντρωση Β για αύξηση βρίσκεται πολύ κοντά στα τοξικά επίπεδα Πώς εξηγείται η αναστολή αύξησης λόγω έλλειψης Β? Το Β απαραίτητο για τη σύνθεση αζωτούχων βάσεων η ουρακίλη βασικό συστατικό του RNA αναστολή πρωτεϊνοσύνθεσης αναστολή µεριστωµατικής αύξησης Ψευδάργυρος Ρόλος στις οξειδοαναγωγικές αντιδράσεις Μεταλλικό συστατικό ενζύµων Σχετίζεται µε το µεταβολισµό των υδατανθράκων, πρωτεϊνών, αυξινών, RNA Απαραίτητος για τη σύνθεση της τρυπτοφάνης ( ΙΑΑ) Προκαλεί ελάττωση σύνθεσης RNA & πρωτεϊνών Έλλειψη βορίου Έλλειψη ψευδαργύρου δαµασκηνιά ροδακινιά http://www.agf.gov.bc.ca http://www.omafra.gov.on.ca http://ucanr.org Έλλειψη Β σε ελιές monkey face Μαγγάνιο Συµµετοχή στη φωτοσυνθετική απελευθέρωση οξυγόνου (φωτόλυση νερού) Ενεργοποιητής ενζύµων στον κύκλο Krebs (µεταβολισµός υδατανθράκων) SOD= υπεροξειδική δισµουτάση προστασία του φωτοσυνθετικού µηχανισµού από τις δηλητηριώδεις επιδράσεις του οξυγόνου Πηγή: www.web.missouri.edu 5
Έλλειψη Mn aggie-horticulture.tamu.edu Χαλκός 70% του συνολικού Cu των φύλλων βρίσκεται στους χλωροπλάστες Βασικό συστατικό ενζύµων Πλαστοκυανίνη Υπεροξειδική δεσµουτάση Κυτοχρωµική οξειδάση Ασκορβική οξειδάση Φαινολάση Μολυβδαίνιο Ένζυµα που περιέχουν Μο Οξειδάση/ αφυδρογονάση ξανθίνης Νιτρική ρεδουκτάση Νιτρογενάση * Παίζει ρόλο στα ενζυµικά συστήµατα που συµµετέχουν στη δέσµευση & µεταφορά του Ν 6
Χλώριο Συµµετέχει στις αντιδράσεις φωτοσύνθεσης που οδηγούν στη φωτόλυση του νερού & την απελευθέρωση του οξυγόνου Cl - 2Η 2 Ο ------------- 4Η + + 4e - + O 2 7