Výživa rostlin

Další informace: Stejně jako dusík se i fosfor podílí na mnoha životně důležitých procesech v rostlinách. V rostlině je přítomen především jako strukturní složka nukleových kyselin: deoxyribonukleové kyseliny (DNA) a ribonukleové kyseliny (RNA), a také jako složka tukových fosfolipidů, které jsou důležité pro vývoj a funkci membrán. Je přítomen jak v organické, tak v anorganické formě, přičemž obě se v rostlině snadno přemisťují. Všechny energetické přenosy v buňce jsou na fosforu kriticky závislé. Stejně jako u všech živých organismů je fosfor součástí adenosintrifosfátu (ATP), který se bezprostředně využívá při všech procesech vyžadujících energii s buňkami. Fosfor lze také využít k modifikaci aktivity různých enzymů fosforylací a používá se pro buněčnou signalizaci. Fosfor se soustřeďuje v nejaktivněji rostoucích místech rostliny a ukládá se v semenech v očekávání jejich klíčení.

DraslíkEdit

Na rozdíl od ostatních hlavních prvků nevstupuje draslík do složení žádné z důležitých rostlinných složek podílejících se na metabolismu, ale vyskytuje se ve všech částech rostlin ve značném množství. Je nezbytný pro aktivitu enzymů včetně enzymů zapojených do primárního metabolismu. Hraje roli v regulaci turgoru, ovlivňuje fungování žaludků a růst objemu buněk.

Zdá se, že má zvláštní význam v listech a v místech růstu. Draslík vyniká mezi živnými prvky svou pohyblivostí a rozpustností v rostlinných pletivech.

Procesy, kterých se draslík účastní, zahrnují tvorbu sacharidů a bílkovin, regulaci vnitřní vlhkosti rostlin, působí jako katalyzátor a kondenzátor složitých látek, urychluje činnost enzymů a přispívá k fotosyntéze, zejména při nízké intenzitě světla. Draslíkreguluje otevírání a zavírání průduchů pomocí draslíkové iontové pumpy. Protože stomata jsou důležitá pro regulaci vody, draslík reguluje ztráty vody z listů a zvyšuje odolnost vůči suchu. Draslík slouží jako aktivátor enzymů používaných při fotosyntéze a dýchání. Draslík se používá k tvorbě celulózy a napomáhá fotosyntéze tvorbou prekurzoru chlorofylu. Draselný iont (K+) je velmi pohyblivý a může pomáhat vyrovnávat aniontové (záporné) náboje v rostlině. U několika druhů dřevin, včetně dvou druhů smrku, byl zjištěn vztah mezi výživou draslíkem a odolností vůči chladu. Draslík napomáhá vybarvení a tvaru plodů a také zvyšuje jejich brix. Kvalitní plody se tedy rodí v půdách bohatých na draslík.

Výzkum spojil transport K+ s homeostázou auxinu, buněčnou signalizací, buněčnou expanzí, membránovým přenosem a floémovým transportem.

Makronutrienty (sekundární a terciární)Edit

SíraEdit

Síra je strukturní složkou některých aminokyselin (včetně cysteinu a methioninu) a vitaminů a je nezbytná pro růst a funkci chloroplastů; nachází se v železo-sirných komplexech elektronových transportních řetězců při fotosyntéze. Je potřebný pro fixaci N2 u luštěnin a pro přeměnu dusičnanů na aminokyseliny a následně na bílkoviny.

VápníkEdit

Vápník se v rostlinách vyskytuje především v listech, nižší koncentrace jsou v semenech, plodech a kořenech. Hlavní funkcí je jako složka buněčných stěn. Ve spojení s některými kyselými sloučeninami rosolovitých pektinů střední lamely tvoří vápník nerozpustnou sůl. Je také úzce zapojen do meristémů a je zvláště důležitý při vývoji kořenů, kde hraje roli při dělení buněk, prodlužování buněk a detoxikaci vodíkových iontů. Další funkce připisované vápníku jsou neutralizace organických kyselin, inhibice některých draslíkem aktivovaných iontů a role při absorpci dusíku. Významným rysem rostlin s nedostatkem vápníku je defektní kořenový systém. Kořeny jsou obvykle postiženy dříve než nadzemní části. Hniloba na konci květu je také důsledkem nedostatečného množství vápníku.

Vápník reguluje transport dalších živin do rostliny a podílí se také na aktivaci některých rostlinných enzymů. Nedostatek vápníku má za následek zakrnění růstu. Tato živina se podílí na fotosyntéze a struktuře rostlin. Je potřebný jako vyrovnávací kationt pro anionty ve vakuole a jako vnitrobuněčný posel v cytosolu.

HořčíkUpravit

Výjimečná úloha hořčíku ve výživě rostlin spočívá v tom, že je součástí molekuly chlorofylu. Jako nosič se také účastní četných enzymových reakcí jako účinný aktivátor, v nichž je úzce spojen se sloučeninami fosforu dodávajícími energii.

MikroprvkyEdit

Rostliny jsou schopny dostatečně akumulovat většinu stopových prvků. Některé rostliny jsou citlivými indikátory chemického prostředí, v němž rostou (Dunn 1991), a některé rostliny mají bariérové mechanismy, které vylučují nebo omezují příjem určitého prvku nebo druhu iontu, např. větvičky olše běžně akumulují molybden, ale ne arsen, zatímco u smrkové kůry je tomu naopak (Dunn 1991). Jinak může rostlina integrovat geochemický podpis půdní hmoty prostupující jejím kořenovým systémem spolu s obsaženými podzemními vodami. Odběr vzorků je usnadněn tendencí mnoha prvků hromadit se v tkáních na koncích rostlin. Některé mikroživiny mohou být aplikovány ve formě obalů semen.

ŽelezoEdit

Železo je nezbytné pro fotosyntézu a v rostlinách je přítomno jako kofaktor enzymů. Nedostatek železa může vést k meziplodinovým chlorózám a nekrózám. železo není strukturní součástí chlorofylu, ale je velmi důležité pro jeho syntézu. Nedostatek mědi může být zodpovědný za podporu nedostatku železa. pomáhá při transportu elektronů v rostlině.

MolybdenUpravit

Molybden je kofaktorem enzymů důležitých při stavbě aminokyselin a podílí se na metabolismu dusíku. Molybden je součástí enzymu nitrátreduktázy (potřebné pro redukci dusičnanů) a enzymu nitrogenázy (potřebné pro biologickou fixaci dusíku). Snížená produktivita v důsledku nedostatku molybdenu je obvykle spojena se sníženou aktivitou jednoho nebo více těchto enzymů.

BórEdit

Bór má v rostlině mnoho funkcí: ovlivňuje kvetení a plodenství, klíčení pylu, dělení buněk a aktivní vstřebávání solí. Bór silně ovlivňuje metabolismus aminokyselin a bílkovin, sacharidů, vápníku a vody. Mnoho z těchto vyjmenovaných funkcí může být ztělesněno jeho funkcí při pohybu vysoce polárních cukrů buněčnými membránami tím, že snižuje jejich polaritu, a tím i energii potřebnou k průchodu cukru. Pokud cukr nemůže dostatečně rychle projít do nejrychleji rostoucích částí, tyto části odumírají.

MěďEdit

Měď je důležitá pro fotosyntézu. Mezi příznaky nedostatku mědi patří chloróza. Podílí se na mnoha enzymatických procesech; je nezbytná pro správnou fotosyntézu; podílí se na výrobě ligninu (buněčných stěn) a podílí se na produkci zrna. V některých půdních podmínkách je také obtížně dostupný.

ManganEdit

Mangan je nezbytný pro fotosyntézu, včetně stavby chloroplastů. Nedostatek manganu může vést k poruchám zbarvení, jako jsou barevné skvrny na listech.

SodíkEdit

Sodík se podílí na regeneraci fosfoenolpyruvátu u rostlin CAM a C4. Sodík může potenciálně nahradit regulaci otevírání a zavírání stomat draslíkem.

Zástupce sodíku:

• U rostlin C4 spíše C3
• Zástupce K Na: Rostliny lze rozdělit do čtyř skupin:

1. Skupina A – vysoký podíl K může být nahrazen Na a stimulovat růst, čehož nelze dosáhnout aplikací K
2. Skupina B-specifické růstové reakce na Na jsou pozorovány, ale jsou mnohem méně zřetelné
3. Skupina C-je možná pouze malá substituce a Na nemá žádný účinek
4. Skupina D-nedochází k substituci

• Stimuluje růst-zvětšuje se listová plocha a průduchy. Zlepšuje vodní bilanci
• Funkce Na v metabolismu

1. Metabolismus C4
2. Snižuje přeměnu pyruvátu na fosfoenol-.pyruvátu
3. Snížit aktivitu fotosystému II a ultrastrukturální změny v mezofylovém chloroplastu

• Zastoupení funkcí K

1. Vnitřní osmoticum
2. Stomatická funkce
3. Fotosyntéza
4. Kontrakce při dálkovém transportu
5. Aktivace enzymů

• Zlepšuje kvalitu úrody e.Např. zlepšuje chuť mrkve zvýšením sacharózy

ZinekEdit

Zinek je potřebný ve velkém množství enzymů a hraje zásadní roli při transkripci DNA. Typickým příznakem nedostatku zinku je zpomalený růst listů, obecně známý jako „malý list“, a je způsoben oxidační degradací růstového hormonu auxinu.

NiklEdit

U vyšších rostlin je nikl absorbován rostlinami ve formě iontu Ni2+. Nikl je nezbytný pro aktivaci ureázy, enzymu zapojeného do metabolismu dusíku, který je nutný pro zpracování močoviny. Bez niklu se hromadí toxické hladiny močoviny, což vede k tvorbě nekrotických lézí. V nižších rostlinách nikl aktivuje několik enzymů zapojených do různých procesů a v některých enzymech může jako kofaktor nahradit zinek a železo.

ChlorEdit

Chlor je jako složený chlorid nezbytný pro osmózu a iontovou rovnováhu; hraje také roli ve fotosyntéze.

KobaltEdit

Kobalt se ukázal jako prospěšný přinejmenším pro některé rostliny, i když se nezdá, že by byl pro většinu druhů nezbytný. Ukázalo se však, že je nezbytný pro fixaci dusíku bakteriemi vázajícími dusík spojenými s luštěninami a dalšími rostlinami.

KřemíkEdit

Křemík není považován za nezbytný prvek pro růst a vývoj rostlin. V prostředí se vždy nachází v hojném množství, a proto je v případě potřeby k dispozici. Nachází se ve strukturách rostlin a zlepšuje jejich zdravotní stav.

V rostlinách bylo při pokusech prokázáno, že křemík zpevňuje buněčné stěny, zlepšuje pevnost, zdraví a produktivitu rostlin. Byly provedeny studie, které prokázaly, že křemík zvyšuje odolnost proti suchu a mrazu, snižuje možnost poléhání a posiluje přirozený systém rostlin pro boj se škůdci a chorobami. Bylo také prokázáno, že křemík zlepšuje vitalitu a fyziologii rostlin tím, že zlepšuje kořenovou hmotu a hustotu a zvyšuje nadzemní biomasu rostlin a výnosy plodin. Asociace amerických úředníků pro kontrolu potravin (AAPFCO) v současné době zvažuje povýšení křemíku na „rostlinám prospěšnou látku“.

VanadEdit

Vanad mohou některé rostliny vyžadovat, ale ve velmi nízkých koncentracích. Může také nahrazovat molybden.

SelenEdit

Selen pravděpodobně není pro kvetoucí rostliny nezbytný, ale může být prospěšný; může stimulovat růst rostlin, zlepšovat toleranci vůči oxidačnímu stresu a zvyšovat odolnost vůči patogenům a býložravcům.