PREHRANA RASTLIN: MAKRONUTRIENTI, MIKROHRANILA, POMANJKLJIVOSTI - BIOLOGIJA - 2026

Prehrana rastlin je množica kemičnih procesov, s katerimi hranila pridobljeni iz pritličjih, da podpore za rast in razvoj organov. Posebej se sklicuje na vrste mineralnih hranil, ki jih rastline potrebujejo, in na simptome njihovih pomanjkljivosti.

Študij prehrane rastlin je še posebej pomemben za tiste, ki skrbijo za oskrbo in vzdrževanje pridelkov kmetijskega pomena, saj je neposredno povezan z ukrepi pridelka in pridelave.

Polje, posejano s koruzo (Vir: pixabay.com/)

Ker dolgotrajno gojenje zelenjave povzroča erozijo in mineralno osiromašenje tal, je velik napredek kmetijske industrije povezan z razvojem gnojil, katerih sestava je skrbno zasnovana v skladu s prehranskimi zahtevami zanimivih kultivarjev.

Zasnova teh gnojil brez dvoma zahteva obsežno znanje o fiziologiji in prehrani rastlin, saj tako kot v vsakem biološkem sistemu obstajajo zgornja in spodnja meja, v katerih rastline ne morejo pravilno delovati, niti za pomanjkanje ali presežek nekega elementa.

Kako se hranijo rastline?

Korenine igrajo temeljno vlogo pri prehrani rastlin. Mineralna hranila se odvzamejo iz "talne raztopine" in se prenašajo po poenostavljeni (znotrajcelični) ali apoplastični (zunajcelični) poti do žilnih snopov. Naložijo se v ksilem in prevažajo na steblo, kjer izpolnjujejo različne biološke funkcije.

Koren radiča

Vnos hranil iz zemlje skozi splast v korenine in njihov nadaljnji transport do ksilema po apoplastični poti sta različna procesa, ki ju posredujejo različni dejavniki.

Šteje se, da kolesarjenje s hranili uravnava vnos ionov v ksilem, medtem ko je priliv v koreninsko simpatiko lahko odvisen od temperature ali koncentracije zunanjih ionov.

Prevoz topljencev do ksilema se običajno zgodi s pasivno difuzijo ali pasivnim transportom ionov skozi ionske kanale, zahvaljujoč sili, ki jo ustvarjajo protonske črpalke (ATPaze), izražene v paratrahealnih celicah parenhima.

Po drugi strani pa prevoz do apoplasta vodijo razlike v hidrostatičnih tlakih iz odprtin.

Mnoge rastline uporabljajo medsebojne odnose, da se negujejo bodisi za absorpcijo drugih ionskih oblik minerala (kot so bakterije, ki pritrjujejo dušik), za izboljšanje absorpcijske korenine svojih korenin ali za večjo razpoložljivost določenih elementov (kot so mikorize). .

Bistveni elementi

Rastline imajo za vsako hranilo različne potrebe, saj se ne uporabljajo vse v enakem razmerju ali v enake namene.

Bistveni element je sestavni del strukture ali metabolizma rastline in katerega odsotnost povzroča resne nepravilnosti v njeni rasti, razvoju ali razmnoževanju.

Na splošno vsi elementi delujejo v celični zgradbi, metabolizmu in osmorgulaciji. Razvrstitev makro- in mikronutrientov je povezana z relativno številčnostjo teh elementov v rastlinskih tkivih.

Makrohranila

Med makronutrienti sodijo dušik (N), kalij (K), kalcij (Ca), magnezij (Mg), fosfor (P), žveplo (S) in silicij (Si). Čeprav bistveni elementi sodelujejo v številnih celičnih dogodkih, je mogoče opozoriti na nekatere posebne funkcije:

Dušik

To je mineralni element, ki ga rastline potrebujejo v večjih količinah in je običajno omejevalni element na številnih tleh, zato gnojila običajno imajo v svoji sestavi dušik. Dušik je mobilni element in je bistveni del celične stene, aminokislin, beljakovin in nukleinskih kislin.

Čeprav je vsebnost dušika v atmosferi zelo visoka, lahko le rastline iz družine Fabaceae uporabljajo molekulski dušik kot glavni vir dušika. Oblike, ki jih preostali prevzamejo, so nitrati.

Kalij

Ta mineral se pridobiva v rastlinah v monovalentni kationski obliki (K +) in sodeluje pri uravnavanju osmotskega potenciala celic, pa tudi aktivator encimov, ki sodelujejo pri dihanju in fotosintezi.

Kalcij

Na splošno ga najdemo kot dvovalentne ione (Ca2 +) in je ključnega pomena za sintezo celične stene, zlasti za nastanek srednje lamele, ki med delitvijo loči celice. Sodeluje tudi pri tvorbi mitotskega vretena in je potreben za delovanje celičnih membran.

Pomembno vlogo ima kot sekundarni glasnik na več poti odziva rastlin, tako prek hormonskih kot okoljskih signalov.

Lahko se veže na kalmodulin in kompleks med drugim uravnava encime, kot so kinaze, fosfataze, citoskeletni proteini, signalne beljakovine.

Magnezij

Magnezij sodeluje pri aktiviranju številnih encimov pri fotosintezi, dihanju ter sintezi DNK in RNK. Poleg tega je strukturni del molekule klorofila.

Ujemanje

Fosfati so še posebej pomembni za tvorbo sladkorno-fosfatnih vmesnikov dihanja in fotosinteze, prav tako pa so del polarnih skupin na fosfolipidnih glavah. ATP in sorodni nukleotidi imajo fosfor, pa tudi strukturo nukleinskih kislin.

Žveplo

Stranske verige aminokislin cistein in metionin vsebujejo žveplo. Ta mineral je tudi pomembna sestavina številnih koencimov in vitaminov, kot so koencim A, S-adenosilmetionin, biotin, vitamin B1 in pantotenska kislina, ki so nujni za rastlinski metabolizem.

Silicij

Čeprav je bila v družini Equisoceae dokazana le posebna zahteva po tem mineralu, obstajajo dokazi, da kopičenje tega minerala v tkivih nekaterih vrst prispeva k rasti, plodnosti in odpornosti proti stresu.

Sadike (Vir: pixabay.com/)

Mikrohranila

Mikrohranila so klor (Cl), železo (Fe), bor (B), mangan (Mn), natrij (Na), cink (Zn), baker (Cu), nikelj (Ni) in molibden (Mo). Tako kot makronutrienti imajo tudi mikronutrienti bistvene funkcije v rastlinski presnovi, in sicer:

Klor

Klor najdemo v rastlinah kot anionsko obliko (Cl-). Potreben je za reakcijo fotolize vode, ki poteka med dihanjem; sodeluje pri fotosintetskih procesih in pri sintezi DNK in RNK. Je tudi strukturna sestavina obroča molekule klorofila.

Železo

Železo je pomemben kofaktor za najrazličnejše encime. Njegova temeljna vloga vključuje transport elektronov v reakcijah redukcije oksida, saj ga je mogoče enostavno reverzibilno oksidirati iz Fe2 + v Fe3 +.

Njegova primarna vloga je morda del citohromov, ki so vitalni za transport svetlobne energije pri fotosintetskih reakcijah.

Bor

Njegova natančna funkcija ni natančno določena, vendar dokazi kažejo, da je pomemben pri raztezku celic, sintezi nukleinske kisline, hormonskih odzivih, membranskih funkcijah in uravnavanju celičnega cikla.

Mangan

Mangan najdemo kot dvovalenten kation (Mg2 +). Sodeluje pri aktiviranju številnih encimov v rastlinskih celicah, zlasti dekarboksilaze in dehidrogenaze, vključene v cikel trikarboksilne kisline ali Krebsov cikel. Njegova najbolj znana funkcija je v proizvodnji kisika iz vode med fotosintezo.

Natrij

Ta ion je potreben mnogim rastlinam s presnovo C4 in leskasto kislino (CAM) za fiksacijo ogljika. Pomemben je tudi za regeneracijo fosfoenolpiruvata, substrata prve karboksilacije na prej omenjenih poteh.

Cink

Veliko število encimov potrebuje cink, da ga nekatere rastline potrebujejo za biosintezo klorofila. Encimi za presnovo dušika, prenos energije in biosintetične poti drugih beljakovin potrebujejo cink za svojo delovanje. Je tudi strukturni del mnogih genetsko pomembnih faktorjev transkripcije.

baker

Baker je povezan s številnimi encimi, ki sodelujejo v oksidacijsko-redukcijskih reakcijah, saj se lahko reverzibilno oksidira iz Cu + v Cu2 +. Primer teh encimov je plastocianin, ki je odgovoren za prenos elektronov med svetlobnimi reakcijami fotosinteze.

Nikelj

Rastline nimajo posebne zahteve po tem mineralu, vendar mnogi mikroorganizmi, ki fiksirajo dušik, ki vzdržujejo simbiotske odnose z rastlinami, potrebujejo nikelj za encime, ki med fiksacijo predelajo plinaste molekule vodika.

Molibden

Nitrat reduktaza in nitrogenaza sta med številnimi encimi, ki za svoje delovanje potrebujejo molibden. Nitrat reduktaza katalizira redukcijo nitrata do nitrita med asimilacijo dušika v rastlinah, nitrogenaza pa pretvori dušikov plin v amonijak v dušikove fiksirne mikroorganizme.

Diagnoza pomanjkljivosti

Prehranske spremembe v zelenjavi je mogoče diagnosticirati na več načinov, med njimi je foliarna analiza ena najbolj učinkovitih metod.

Internervalna kloroza v Liquidambar styraciflua (Jim Conrad, via Wikimedia Commons)

Kloroza ali porumenelost, pojav temno obarvanih nekrotičnih madežev in njihovi vzorci porazdelitve, pa tudi prisotnost pigmentov, kot so antocianini, so del elementov, ki jih je treba upoštevati med diagnozo pomanjkljivosti.

Pomembno je upoštevati relativno mobilnost posameznih pošiljk, saj se vsi ne prevažajo z enako pravilnostjo. Tako lahko v listih odraslih opazimo pomanjkanje elementov, kot so K, N, P in Mg, saj se ti elementi v tvorbi premeščajo v tkiva.

Nasprotno, mladi listi bodo pokazali pomanjkljivosti za elemente, kot so B, Fe in Ca, ki so pri večini rastlin relativno nepremični.

Reference

1. Azcón-Bieto, J., in Talón, M. (2008). Osnove fiziologije rastlin (2. izd.). Madrid: Španska McGraw-Hill Interamericana.
2. Barker, A., & Pilbeam, D. (2015). Priročnik o prehrani rastlin (2. izd.).
3. Sattelmacher, B. (2001). Apoplast in njegov pomen za rastlinsko mineralno prehrano. Novi fitolog, 149 (2), 167–192.
4. Taiz, L., in Zeiger, E. (2010). Fiziologija rastlin (5. izd.). Sunderland, Massachusetts: Sinauer Associates Inc.
5. White, PJ, & Brown, PH (2010). Prehrana rastlin za trajnostni razvoj in globalno zdravje. Anali botanike, 105 (7), 1073–1080.