少なくとも17の元素が植物にとって必須栄養素であることが知られています。 比較的多く含まれているのは、窒素、リン、カリウム、カルシウム、マグネシウム、硫黄で、これらは大栄養素と呼ばれることが多い。 また、比較的少量ではあるが、鉄、マンガン、ホウ素、モリブデン、銅、亜鉛、塩素、コバルトなどの微量栄養素が含まれている。
植物の栄養は、植物によって、またあるクローンの異なる種や個体によってさえも異なるため、完全に理解するのは難しいテーマである。 低レベルで存在する元素は欠乏症状を引き起こすかもしれないし、高すぎるレベルでは毒性もありうる。 さらに、ある元素の欠乏が別の元素の毒性症状として現れることもあり、その逆もある。 ある栄養素が過剰に存在すると、別の栄養素が欠乏することがある。 たとえば、K+ の取り込みは、利用可能な NH+
4 の量に影響されることがあります。
窒素は地球の大気中に豊富に存在し、多くの商業的に重要な農業植物が窒素固定（大気中の窒素を生物学的に有用な形に変換すること）に取り組んでいます。 しかし、植物は土壌から窒素を摂取することがほとんどで、土壌ではすでに窒素が生物学的に有用な形に変換されている。 大気中の窒素は植物が消費するには大きすぎるし、小さな形に変換するのにも多くのエネルギーを要するからだ。 このような植物には、大豆、食用豆、エンドウ豆、そして主に家畜の餌として使われるクローバーやアルファルファが含まれます。 商業的に重要なトウモロコシ、小麦、オート麦、大麦、米などの植物は、生育する土壌に窒素化合物が存在する必要がある。
炭素と酸素は空気から、その他の栄養素は土壌から吸収される。 緑色植物は通常、光合成によって空気中の炭酸ガスから炭水化物を得ている。
基本栄養素の編集
基本栄養素は、空気と水に由来する。
炭素の編集
炭素はタンパク質、でんぷん、セルロースなどのほとんどの植物生体分子の骨格を形成する。 炭素は光合成によって固定されます。これは空気中の二酸化炭素を炭水化物に変換し、植物内のエネルギーを蓄積し輸送するために使用されます。 それはほぼ完全に水から得られます。 水素イオンは、光合成における電子輸送チェーンの駆動を助けるプロトン勾配と呼吸のために不可欠です。
OxygenEdit
酸素は植物内の多くの有機および無機分子の成分であり、多くの形態で取得されます。 これらには次のようなものがあります。 O2およびCO2（主に葉を経由して空気から）、H2O、NO-
3、H2PO-
4およびSO2-
4（主に根を経由して土壌水から）です。 植物は光合成の際にブドウ糖とともに酸素ガス（O2）を生成するが、その後、好気性細胞呼吸を行い、このブドウ糖を分解してATPを生成するためにO2を必要とする。
大栄養素（一次）編集部
窒素編集
窒素は、植物の最も重要な物質のいくつかの主要な構成要素である。 例えば、窒素化合物は原形質の乾物の40%から50%を占め、タンパク質の構成要素であるアミノ酸の構成要素でもあります。 また、クロロフィル（葉緑素）の構成成分としても不可欠である。 多くの農業環境では、窒素は急速な成長のための制限栄養素である。
リン編集
窒素と同様に、リンは多くの重要な植物プロセスに関与しています。 植物内では、主に核酸の構造成分として存在します：デオキシリボ核酸（DNA）とリボ核酸（RNA）、および膜の発達と機能に重要な脂肪リン脂質の構成成分として存在します。 有機物と無機物の両方の形で存在し、いずれも植物体内で容易に移動することができる。 細胞内のすべてのエネルギー伝達は、リンに決定的に依存しています。 すべての生物と同様に、リンはアデノシン三リン酸（ATP）の一部であり、細胞でエネルギーを必要とするすべてのプロセスで即座に使用されるものです。 また、リンはリン酸化によって様々な酵素の活性を変化させることができ、細胞のシグナル伝達にも利用されます。 リンは植物の最も活発に成長する箇所に集中し、発芽を見越して種子内に貯蔵される。
カリウム編集
他の主要元素とは異なり、カリウムは代謝に関与する重要な植物成分の組成には含まれませんが、植物のあらゆる部分に相当量含まれています。 一次代謝に関与する酵素をはじめ、酵素の活性に必須である。 葉や生長点では特に重要であると思われる。
カリウムが関与するプロセスには、炭水化物やタンパク質の形成、植物内部の水分調節、複合物質の触媒および凝縮剤、酵素作用の促進剤、特に低照度下での光合成への寄与などがある。 カリウムは、カリウムイオンポンプによって気孔の開閉を制御している。 気孔は水分調節に重要であるため、カリウムは葉からの水分損失を調節し、乾燥耐性を高める。 カリウムは、光合成や呼吸に使われる酵素の活性化剤として働いています。 カリウムはセルロースを作るのに使われ、クロロフィル前駆体の形成により光合成を助ける。 カリウムイオン（K+）は移動性が高く、植物内のアニオン（負）の電荷のバランスをとるのに役立ちます。 カリウムの栄養と耐寒性の関係は、トウヒの2種を含むいくつかの樹種で発見されている。 カリウムは果実の着色、形状を助け、また、そのブリックスを増加させる。 3415>
研究により、カリウムの輸送はオーキシンのホメオスタシス、細胞シグナル伝達、細胞拡張、膜輸送、葉茎輸送と関連していることが分かっている。
大栄養素（二次および三次）編集
硫黄編集
硫黄はいくつかのアミノ酸（システインおよびメチオニンなど）およびビタミン類の構造成分で、葉緑体の成長および機能に必須であり、光合成における電子輸送チェーンの鉄硫黄錯体中に見出される。
カルシウム 編集
植物中のカルシウムは主に葉に存在し、種子、果実、根では濃度が低くなっている。 主な働きは、細胞壁の構成成分である。 中層にあるゼリー状のペクチン中のある種の酸性化合物と結合すると、カルシウムは不溶性の塩を形成する。 また、分裂組織にも深く関わっており、特に根の発生に重要で、細胞分裂、細胞伸長、水素イオンの解毒に関与する。 その他、有機酸の中和、一部のカリウム活性イオンの抑制、窒素の吸収などにも関与している。 カルシウムが欠乏した植物の顕著な特徴は、根系に欠陥があることである。 通常、地上部より先に根が侵される。 3415>
カルシウムは植物への他の栄養素の輸送を制御し、またある種の植物酵素の活性化に関与している。 カルシウムの欠乏は発育不良をもたらす。 この栄養素は、光合成と植物の構造に関与している。
マグネシウム編集
植物の栄養におけるマグネシウムの顕著な役割は、クロロフィル分子の構成要素である。
微量栄養素の編集
植物はほとんどの微量元素を十分に蓄積することができる。 一部の植物は、生育する化学環境の敏感な指標であり（Dunn 1991）、一部の植物は、特定の元素またはイオン種の取り込みを排除または制限するバリア機構を持っている。例えば、ハンノキの小枝にはモリブデンはよく蓄積するがヒ素は蓄積しないが、トウヒ樹皮には逆のことが当てはまる（Dun 1991）。 そうでなければ、植物はその根系によって透過された土壌の地球化学的シグネチャーを、含まれる地下水と一緒に統合することができる。 サンプリングは、多くの元素が植物の最末端の組織に蓄積される傾向があるため、容易に行うことができる。
IronEdit
Iron is necessary for photosynthesis and is present as an enzyme cofactor in plants.いくつかの微量栄養素は種子コーティングとして適用することができる。 鉄の欠乏は、葉脈のクロロシスとnecrosis.Ironはクロロフィルの構造部分ではないが、その合成のために非常に不可欠であることができます。 銅の欠乏は鉄の欠乏を促進する原因となる。鉄は植物の電子輸送に役立つ。
モリブデンEdit
モリブデンはアミノ酸の構築に重要な酵素の補因子であり、窒素代謝に関与している。 モリブデンは、硝酸還元酵素（硝酸塩の還元に必要）とニトロゲナーゼ酵素（生物学的窒素固定に必要）の一部です。 モリブデン欠乏の結果として減少した生産性は、通常、これらの酵素の1つ以上の活性の低下に関連付けられている.
BoronEdit
ボロンは植物内で多くの機能を持っています：開花や結実、花粉発芽、細胞分裂、活性塩吸収に影響を及ぼします。 アミノ酸やタンパク質、炭水化物、カルシウム、水の代謝は、ホウ素の影響を強く受けます。 これらの挙げた機能の多くは、極性の高い糖を細胞膜を通して移動させる際に、その極性を低下させ、それゆえ糖を通過させるのに必要なエネルギーを低下させるという機能によって具現化されていると思われる。 もし糖が最も速く成長する部分に十分速く渡すことができなければ、それらの部分は死ぬ。
CopperEdit
銅は光合成に重要である。 銅欠乏症の症状にはクロロシスが含まれる。 多くの酵素プロセスに関与し、適切な光合成に必要であり、リグニン（細胞壁）の製造に関与し、穀物生産に関与する。 また、土壌の状態によっては見つけにくい。
ManganeseEdit
Manganese is necessary for photosynthesis, including the building of chloroplasts. マンガンの欠乏は、葉に変色した斑点ができるなど、色調の異常をもたらすことがある。
ナトリウム編集
ナトリウムは、CAMおよびC4植物におけるホスホエノールピルビン酸の再生に関与している。 ナトリウムは潜在的にカリウムの気孔の開閉の調節を取り替えることができる。
ナトリウムの本質：
- むしろC3
- Kのナトリウムによる置換のC4植物にとって不可欠である。 植物は4つのグループに分類される。
- グループA-Kの高い割合がNaで置換され、成長を刺激することができます。
- B 群-Na に対する特異的な成長反応が観察されるが、それははるかに明瞭でない
- C 群-わずかな置換が可能で、Na には効果がない
- D 群-置換は起こらない
- 成長を刺激し葉面積とストマタを増加させる。 水収支を改善する
- Na 代謝に機能する
- C4 代謝
- ピルビン酸からphosphoenol-への変換を阻害する
- Na 代謝を阻害する。ピルビン酸
- 光化学系II活性の低下とメソフィル葉緑体の超微細構造変化
- K機能の代替
- 内部 浸透圧
- 気孔機能
- 光合成
- 長距離輸送におけるカウンターアクション
- 酵素活性化
- 作物の品質向上 例.g. ショ糖を増加させることによってニンジンの味を改善する
亜鉛編集
亜鉛は多数の酵素に必要で、DNA転写に不可欠な役割を果たす。 亜鉛欠乏症の典型的な症状は、一般に「小葉」として知られる葉の成長阻害で、成長ホルモンであるオーキシンの酸化的分解が原因です。
ニッケル編集
高等植物において、ニッケルはNi2+イオンとして植物に吸収されています。 ニッケルは、尿素の処理に必要な窒素代謝に関わる酵素であるウレアーゼの活性化に必須である。 ニッケルがないと、毒性レベルの尿素が蓄積され、壊死病変の形成につながる。
ChlorineEdit
塩素は、複合塩化物として、浸透圧とイオンバランスに必要であり、光合成にも関与している。
コバルトEdit
コバルトは、ほとんどの種にとって必須ではないようですが、少なくともいくつかの植物にとって有益であることが証明されています。
SiliconEdit
ケイ素は、植物の成長と発達に不可欠な元素とは考えられていない。 環境中に常に豊富に存在するため、必要であれば入手可能です。
植物では、ケイ素は細胞壁を強化し、植物の強度、健康、および生産性を向上させることが実験により示されています。 ケイ素が乾燥や霜への耐性を向上させ、宿便を減少させ、植物が本来持っている害虫や病気と戦うシステムを高めるという証拠を示す研究がある。 また、根の量と密度を向上させ、地上部の植物バイオマスと作物収量を増加させることにより、植物の活力と生理機能を改善することが示されています。 ケイ素は現在、米国植物食品管理官協会（AAPFCO）によって「植物有益物質」の地位への昇格が検討されています。
セレン編集部
セレンはおそらく顕花植物に必須ではないが、有益である可能性がある；植物の成長を刺激し、酸化ストレスへの耐性を高め、病原菌や草食への抵抗力を高めることができる。