Харчування рослин

Пов’язані терміни:

Макробезхребетні
Грибок
Безхребетні
Діатомової водорості
Вуглекислий газ
Равлик
Ракоподібні
Амфіпода

Завантажити у форматі PDF

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 ).

Мутуалістичний симбіоз між грибами та автотрофами

Сара Ч. Воткінсон, у Гриби (третє видання), 2016

Мікогетеротрофні асоціації

Сільськогосподарські та суміжні біотехнології

4.58.1 Вступ: Управління поживними речовинами рослин та продуктивність сільського господарства

Азот у ґрунтах/цикл ☆

Вступ

Азот (N) є елементом, який найчастіше обмежує живлення рослин у наземних екосистемах. Кінцевим джерелом більшості азоту, що використовується рослинами, є атмосферний азот (N 2), хоча він відносно інертний і повинен бути перетворений у біологічно доступні форми. Це перетворення N2 в реакційноздатний неорганічний та органічний N здійснюється симбіотичними та вільноживучими прокаріотичними бактеріями та археями, здатними до фіксації N2, шляхом виробництва синтетичних N добрив та через атмосферні електричні розряди, що утворюють оксиди N. Після того, як атмосферний N2 закріплюється у реакційноздатному N, він зазнає перетворень між органічною та неорганічною формами, багато з яких призводять до втрат N із ґрунтів. Деякі з цих втрат можуть призвести до негативних екологічних наслідків, включаючи зниження родючості та забруднення поверхневих або підземних вод.

Симптоми та діапазон хостів

d Харчування

Було проведено ряд досліджень щодо впливу харчування рослини-хазяїна на реплікацію вірусів, особливо ТМВ у рослин тютюну. Багато результатів суперечливі, ймовірно, через різницю у методах вирощування рослин, ефективній концентрації поживних речовин, використовуваному штамі вірусу, методі оцінки вірусу та основі вираження результатів. Забезпечення основних елементів, що дають найкращий ріст рослин, зазвичай забезпечує найбільшу реплікацію вірусу. Наприклад, Бауден та Кассаніс (1950) дійшли висновку, що ефекти надходження азоту та фосфору на реплікацію TMV досить тісно корелювали з ефектами на ріст рослин. Обробки, що забезпечують кращий ріст рослин, призвели до більшого збільшення виробництва вірусів як на одиницю свіжої ваги, так і на рослину. Рослини гороху, які живляться з низьким вмістом кальцію, розвивали важке затримку росту при зараженні вірусом перекручування листя гороху (Thomson and Ferguson, 1976).

Харчування незначних елементів (цинк, молібден, марганець, залізо, бор та мідь) має змінний вплив на здатність рослин підтримувати розмноження вірусу. Вплив на накопичення вірусів часто паралельно впливає на ріст рослин, але спостерігались винятки. Наприклад, дефіцит марганцю призвів до збільшення концентрації TMV у листках. Навпаки, токсичні концентрації цього елементу у вигні призвели до значно посиленої реплікації CCMV (Dawson, 1972).

Хлоридні рухи по клітинних мембранах

Таня Маріцен,. Томас Йенч, у Досягненні молекулярної та клітинної біології, 2006

C Рослини

4.3 Soрунт

Вміст Zn у ґрунтах та його біодоступність є критичними для росту рослин (Адріано, 1986). Чинники ґрунту, що впливають на живлення рослин, включають загальний Zn, рН, органічні речовини, карбонат кальцію, окисно-відновні умови, мікроби в ризосфері, вологість ґрунту, кількість інших мікроелементів та кількість макроелементів, особливо фосфору. Цинк присутній у ґрунті у п’яти басейнах: водорозчинному басейні; зв’язаний з частинками ґрунту електричним зарядом; зв’язаний з органічними лігандами; незмінний, зв’язаний з глиною та нерозчинними оксидами металів; і мінерали, що вивітрюють (Alloway, 2003). Амфотерна природа Zn робить його погано доступним при проміжному рН, але дуже доступним при екстремальних значеннях рН. За звичайних умов частка Zn у розчині дуже мала. Нижче рН 7,7 переважає іон Zn, тоді як понад 7,7 ZnOH + є основним, а вище 9,11 цинкати [Zn (OH) 4] 2– розчинні (Kiekens, 1995). Низькомолекулярні органічні кислоти, що зв'язують Zn, також є важливим джерелом розчинного Zn.

Механізми адсорбції визначають доступний іон Zn для рослин (Alloway, 2003). 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. Останній механізм включає фіксацію Zn у гідролізованій формі та осадження як Zn (OH) 2. З часом фіксація Zn зменшує доступність Zn із добрив Zn.

У вапняних ґрунтах Zn хемосорбується на карбонаті кальцію і утворює гідроксикарбонат Zn, який є дуже стабільним. Таким чином, підвищується ризик дефіциту Zn у рослин. При рН 8 і вище оксиди заліза випадають в осад і покривають карбонатні мінерали, які потім міцно зв'язують Zn. Цинк спільно осідає з оксидами Fe та Mn та франклінітом, ZnFe2O4. Останнє має важливий вплив на біодоступність Zn, крім механізмів адсорбції/десорбції. Крім того, зниження умов, що утворюють сульфід Zn, погіршує доступність Zn для рослин.

Шлам стічних вод та хімічні добрива (наприклад, нітрат Zn) є ефективними засобами збагачення Zn. Низький рН збільшує мобілізацію Zn з мулу, коли його додають в глинистий суглинок або супіщаний грунт, але має менший ефект у присутності глини (Sanders et al., 1987).

АМАРАНТ

Хімічний склад

Хімічний склад вегетативної частини амаранту мінливий, оскільки вміст органічних та неорганічних сполук змінюється внаслідок клімату, живлення рослин, агротехніки, фізіологічної стадії, виду та виду сорту та положення листя, взятих для аналізу (табл. 1) .Вміст вологи для всіх видів коливалося приблизно від 70 до 94% або від 6 до 30% сухої речовини. У сухому вазі (dwb) білок коливається від 18 до 38%, а загальна кількість сирих ліпідів - від 1,3 до 10,6%. Ліпідна фракція містить 53,6% неполярних ліпідів, 33,8% гліколіпідів та 12,6% фосфоліпідів. До основних жирних кислот належать ліноленова (30–70%) і пальмітинова (13–14%), а також олеїнова та стеаринова кислоти (див. Таблицю 5).

Таблиця 1. Хімічний склад амаранту (грами на 100 г) a

VegetableGrainForage

Волога	85,0 ± 4,4	9,9 ± 2,0	87,8 ± 0,76
Суха речовина	15,0 ± 4,4	90,1 ± 2,0	12,2 ± 0,76
Білок (N × 6,25)	24,1 ± 4,2	15,2 ± 1,7	19,2 ± 5,6
Загальні ліпіди	3,8 ± 0,68	7,0 ± 1,6	2,9 ± 1,3
Сира клітковина	14,9 ± 3,7	6,2 ± 3,2	16,6 ± 6,2
Харчові волокна	13,6 ± 4,8
Зола	17,7 ± 1,6	3,3 ± 0,5	19,0 ± 3,9
Вуглеводи	42,9 ± 4,6	62,1 ± 7,6	43,8 ± 8,6
Амілоза	6,1 ± 1,2
Енергія (калорії на 100 г)	284	366	337
Метаболічна енергія (кДж −1)	12.2
Нітрат	0,55 ± 0,19
Оксалат	4,5 ± 1,8	5,86 ± 1,89
Фітат	1,03 ± 1,16
Дубильні речовини	0,18 ± 0,14
Клітинні стінки	63,5 ± 7,7
Нейтральне миюче волокно	43,4 ± 10,9
Кислотне миюче волокно	34,6 ± 15,0
Кислий миючий засіб лігнін	5.2
Целюлоза	23.4
Травлення in vitro (%)	60,0 ± 4,1

Варіабельність сирої клітковини також досить велика - від 5,4 до 24,6% (dwb). Цю мінливість можна пояснити виходячи з віку рослини, причому старі листя і пагони демонструють найвищі значення. Нарешті, вміст золи коливається від 7,6 до 22,2%.