VÝŽIVA ROSTLIN: MAKRONUTRIENTY, MIKROŽIVINY, NEDOSTATKY - BIOLOGIE - 2025

Výživa rostlin je soubor chemických procesů, které živiny extrahované z přízemí, které podporu pro růst a vývoj orgánů. Zvláštní pozornost také zmiňuje o druzích minerálních živin, které rostliny vyžadují, a příznacích jejich nedostatků.

Studie výživy rostlin je zvláště důležitá pro ty, kdo mají na starosti péči o zemědělské plodiny a jejich údržbu, protože se přímo vztahují k mírám výnosu a produkce.

Polní osivo s kukuřicí (Zdroj: pixabay.com/)

Vzhledem k tomu, že dlouhodobé pěstování zeleniny způsobuje erozi a minerální ochabování půd, jsou velké pokroky v zemědělském průmyslu spojeny s vývojem hnojiv, jejichž složení je pečlivě navrženo podle nutričních požadavků sledovaných kultivarů.

Konstrukce těchto hnojiv bezpochyby vyžaduje rozsáhlou znalost fyziologie a výživy rostlin, protože stejně jako v každém biologickém systému existují horní a dolní meze, ve kterých rostliny nemohou správně fungovat, a to buď nedostatek nebo nadbytek nějakého prvku.

Jak se rostliny živí?

Kořeny hrají zásadní roli ve výživě rostlin. Minerální živiny jsou odebírány z „půdního roztoku“ a jsou transportovány buď zjednodušenou (intracelulární) nebo apoplastickou (extracelulární) cestou do vaskulárních svazků. Jsou naloženy do xylemu a transportovány do kmene, kde plní různé biologické funkce.

Čekankový kořen

Příjem živin z půdy přes syplast v kořenech a jejich následný transport do xylemu apoplastickou cestou jsou různé procesy zprostředkované různými faktory.

Předpokládá se, že cyklování živin reguluje absorpci iontů do xylému, zatímco příliv do kořenového sympatiku může záviset na teplotě nebo na vnější koncentraci iontů.

Transport solutů do xylemu obecně nastává pasivní difúzí nebo pasivním transportem iontů iontovými kanály, díky síle generované protonovými pumpami (ATPázy) exprimovanými v paratracheálních buňkách parenchymu.

Na druhé straně je transport do apoplastu řízen rozdíly v hydrostatických tlacích z transponujících listů.

Mnoho rostlin používá vzájemné vztahy k tomu, aby se živilo, buď k absorpci jiných iontových forem minerálu (jako jsou bakterie vázající dusík), ke zlepšení absorpční kapacity jejich kořenů, nebo k získání větší dostupnosti určitých prvků (jako jsou mykorhizy)..

Základní prvky

Rostliny mají různé potřeby pro každou živinu, protože ne všechny se používají ve stejném poměru nebo pro stejné účely.

Nezbytným prvkem je prvek, který je součástí struktury nebo metabolismu rostliny a jehož nepřítomnost způsobuje závažné abnormality v jejím růstu, vývoji nebo reprodukci.

Obecně všechny prvky fungují v buněčné struktuře, metabolismu a osmoregulaci. Klasifikace makroživin a mikroživin souvisí s relativním výskytem těchto prvků v rostlinných tkáních.

Makronutrienty

Mezi makronutrienty patří dusík (N), draslík (K), vápník (Ca), hořčík (Mg), fosfor (P), síra (S) a křemík (Si). Přestože se základní prvky účastní mnoha různých buněčných událostí, lze zdůraznit některé specifické funkce:

Dusík

To je minerální prvek, který rostliny vyžadují ve větším množství a obvykle je omezujícím prvkem v mnoha půdách, proto hnojiva obecně mají ve svém složení dusík. Dusík je mobilní prvek a je nezbytnou součástí buněčné stěny, aminokyselin, proteinů a nukleových kyselin.

Ačkoli je obsah atmosférického dusíku velmi vysoký, pouze rostliny z čeledi Fabaceae jsou schopné používat molekulární dusík jako hlavní zdroj dusíku. Formy asimilovatelné zbytkem jsou dusičnany.

Draslík

Tento minerál se získává v rostlinách v monovalentní kationtové formě (K +) a podílí se na regulaci osmotického potenciálu buněk, jakož i aktivátoru enzymů podílejících se na dýchání a fotosyntéze.

Vápník

Obecně se vyskytuje jako dvojmocné ionty (Ca2 +) a je zásadní pro syntézu buněčné stěny, zejména při tvorbě střední lamely, která odděluje buňky během dělení. Podílí se také na tvorbě mitotického vřetena a je nezbytný pro fungování buněčných membrán.

Má důležitou roli jako sekundární posel v několika drahách reakce rostlin jak prostřednictvím hormonálních, tak environmentálních signálů.

Může se vázat na kalmodulin a komplex reguluje mimo jiné enzymy, jako jsou kinázy, fosfatázy, cytoskeletální proteiny, signální proteiny.

Hořčík

Hořčík se podílí na aktivaci mnoha enzymů při fotosyntéze, dýchání a syntéze DNA a RNA. Kromě toho je strukturální součástí molekuly chlorofylu.

Zápas

Fosforečnany jsou zvláště důležité pro tvorbu meziproduktů cukr-fosfát dýchání a fotosyntézy a jsou také součástí polárních skupin na fosfolipidových hlavách. ATP a příbuzné nukleotidy mají fosfor, stejně jako strukturu nukleových kyselin.

Síra

Boční řetězce aminokyselin cysteinu a methioninu obsahují síru. Tento minerál je také důležitou součástí mnoha koenzymů a vitamínů, jako je koenzym A, S-adenosylmethionin, biotin, vitamin B1 a kyselina pantothenová, nezbytný pro metabolismus rostlin.

Křemík

Ačkoli byl v rodině Equisoceae prokázán pouze zvláštní požadavek na tento minerál, existuje důkaz, že akumulace tohoto minerálu v tkáních některých druhů přispívá k růstu, plodnosti a odolnosti vůči stresu.

Sazenice (Zdroj: pixabay.com/)

Mikronutrienty

Mikronutrienty jsou chlor (Cl), železo (Fe), bor (B), mangan (Mn), sodík (Na), zinek (Zn), měď (Cu), nikl (Ni) a molybden (Mo). Stejně jako makronutrienty mají mikronutrienty základní funkce v metabolismu rostlin, konkrétně:

Chlór

Chlor se v rostlinách vyskytuje jako aniontová forma (Cl-). Je nezbytné pro fotolytickou reakci vody, ke které dochází během dýchání; účastní se fotosyntetických procesů a syntézy DNA a RNA. Je také strukturální složkou kruhu molekuly chlorofylu.

Žehlička

Železo je důležitým kofaktorem pro širokou škálu enzymů. Jeho základní role zahrnuje transport elektronů v reakcích redukce oxidu, protože může být snadno reverzibilně oxidována z Fe2 + na Fe3 +.

Jeho primární role je možná jako součást cytochromů, životně důležitá pro přenos světelné energie při fotosyntetických reakcích.

Boron

Jeho přesná funkce nebyla stanovena, nicméně důkazy naznačují, že je důležitá při prodloužení buněk, syntéze nukleových kyselin, při hormonálních reakcích, membránových funkcích a při regulaci buněčného cyklu.

Mangan

Mangan se nachází jako dvojmocný kation (Mg2 +). Podílí se na aktivaci mnoha enzymů v rostlinných buňkách, zejména dekarboxyláz a dehydrogenáz zapojených do cyklu trikarboxylové kyseliny nebo Krebsova cyklu. Jeho nejznámější funkcí je produkce kyslíku z vody během fotosyntézy.

Sodík

Tento ion je vyžadován mnoha rostlinami s metabolismem C4 a crassulační kyselinou (CAM) pro fixaci uhlíku. Je také důležitý pro regeneraci fosfoenolpyruvátu, substrátu první karboxylace výše uvedenými cestami.

Zinek

Mnoho enzymů vyžaduje, aby zinek fungoval, a některé rostliny to potřebují pro biosyntézu chlorofylu. Enzymy metabolismu dusíku, přenosu energie a biosyntetické dráhy jiných proteinů potřebují pro svoji funkci zinek. Je také strukturální součástí mnoha geneticky důležitých transkripčních faktorů.

Měď

Měď je spojena s mnoha enzymy, které se účastní oxidačně-redukčních reakcí, protože může být reverzibilně oxidována z Cu + na Cu2 +. Příkladem těchto enzymů je plastocyanin, který je zodpovědný za přenos elektronů během světelných reakcí fotosyntézy.

Nikl

Rostliny nemají specifický požadavek na tento minerál, avšak mnoho mikroorganismů vázajících dusík, které udržují symbiotické vztahy s rostlinami, potřebuje nikl pro enzymy, které během fixace zpracovávají plynné molekuly vodíku.

Molybden

Dusičnan reduktáza a dusíkáza patří mezi mnoho enzymů, které pro svou funkci vyžadují molybden. Dusičnan reduktáza katalyzuje redukci dusičnanů na dusitany během asimilace dusíku v rostlinách a dusíkáza přeměňuje plynný dusík na amoniak v mikroorganismech vázajících dusík.

Diagnostika nedostatků

Nutriční změny v zelenině lze diagnostikovat několika způsoby, mezi nimi je analýza listů jednou z nejúčinnějších metod.

Internervální chloróza v Liquidambar styraciflua (Jim Conrad, přes Wikimedia Commons)

Chlorosa nebo žloutnutí, výskyt tmavě zbarvených nekrotických skvrn a jejich distribuční vzorce, jakož i přítomnost pigmentů, jako jsou antokyany, jsou součástí prvků, které je třeba vzít v úvahu při diagnostice nedostatků.

Je důležité zvážit relativní mobilitu každé položky, protože ne všechny jsou přepravovány se stejnou pravidelností. Deficit prvků, jako jsou K, N, P a Mg, lze tedy pozorovat v listech dospělých, protože tyto prvky se formují translokace směrem k tkáním.

Naopak, mladé listy budou vykazovat nedostatky u prvků jako B, Fe a Ca, které jsou ve většině rostlin relativně nehybné.

Reference

1. Azcón-Bieto, J., & Talón, M. (2008). Základy fyziologie rostlin (2. vydání). Madrid: McGraw-Hill Interamericana Španělska.
2. Barker, A., & Pilbeam, D. (2015). Příručka výživy rostlin (2. vydání).
3. Sattelmacher, B. (2001). Apoplast a jeho význam pro minerální výživu rostlin. New Phytologist, 149 (2), 167-192.
4. Taiz, L., & Zeiger, E. (2010). Fyziologie rostlin (5. vydání). Sunderland, Massachusetts: Sinauer Associates Inc.
5. White, PJ, & Brown, PH (2010). Výživa rostlin pro udržitelný rozvoj a globální zdraví. Annals of Botanany, 105 (7), 1073–1080.