Växtnäring

Kväve är en viktig beståndsdel i flera av de viktigaste växtämnena. Kväveföreningar utgör till exempel 40-50 % av protoplasmens torrsubstans, och det är en beståndsdel av aminosyror, proteinernas byggstenar. Det är också en viktig beståndsdel i klorofyll. I många jordbruksmiljöer är kväve det begränsande näringsämnet för snabb tillväxt.

FosforRedigera

Likt kväve är fosfor inblandat i många viktiga växtprocesser. Inom en växt finns det huvudsakligen som en strukturell komponent i nukleinsyrorna: desoxyribonukleinsyra (DNA) och ribonukleinsyra (RNA), samt som en beståndsdel i feta fosfolipider, som är viktiga för membranens utveckling och funktion. Det finns i både organiska och oorganiska former, som båda lätt kan transporteras inom växten. Alla energiöverföringar i cellen är kritiskt beroende av fosfor. Liksom hos alla levande varelser ingår fosfor i Adenosintrifosfat (ATP), som är till omedelbar nytta i alla processer som kräver energi hos cellerna. Fosfor kan också användas för att ändra aktiviteten hos olika enzymer genom fosforylering och används för cellsignalering. Fosfor koncentreras på de mest aktivt växande punkterna i en växt och lagras i frön i väntan på deras groning.

KaliumRedigera

Till skillnad från andra viktiga grundämnen ingår kalium inte i sammansättningen av någon av de viktiga växtbeståndsdelar som är involverade i ämnesomsättningen, men det förekommer i alla växtdelar i betydande mängder. Det är viktigt för enzymaktiviteten, inklusive enzymer som är involverade i den primära ämnesomsättningen. Det spelar en roll i regleringen av turgor, vilket påverkar klyvornas funktion och cellvolymtillväxten.

Det verkar vara av särskild betydelse i blad och vid tillväxtpunkter. Kalium utmärker sig bland näringsämnena för sin rörlighet och löslighet i växtvävnader.

Processer som involverar kalium inkluderar bildandet av kolhydrater och proteiner, reglering av växtens inre fuktighet, som katalysator och kondensationsmedel för komplexa substanser, som accelerator för enzymaktivitet och som bidragande faktor till fotosyntesen, särskilt vid låg ljusintensitet. Kalium reglerar öppning och stängning av klyvöppningarna med hjälp av en kaliumjonpump. Eftersom klyvöppningarna är viktiga för vattenregleringen reglerar kalium vattenförlusten från bladen och ökar torktoleransen. Kalium fungerar som en aktivator för enzymer som används vid fotosyntes och andning. Kalium används för att bygga cellulosa och bidrar till fotosyntesen genom att bilda en klorofyllprekursor. Kaliumjonen (K+) är mycket rörlig och kan bidra till att balansera anjonernas (negativa) laddningar i växten. Ett samband mellan kaliumnäring och köldtålighet har konstaterats hos flera trädslag, däribland två arter av gran. Kalium bidrar till fruktens färg och form och ökar även dess brixhalt. Därför produceras kvalitetsfrukter i kaliumrika jordar.

Forskning har kopplat samman K+-transporten med auxinhomeostas, cellsignalering, celexpansion, membrantrafik och floemtransport.

Makronäringsämnen (sekundära och tertiära)Redigera

SvavelRedigera

Svavel är en strukturell komponent i vissa aminosyror (inklusive cystein och metionin) och vitaminer, och är viktigt för kloroplastens tillväxt och funktion; det finns i järn-svavelkomplexen i elektrontransportkedjorna i fotosyntesen. Det behövs för baljväxternas N2-fixering och för omvandlingen av nitrat till aminosyror och sedan till protein.

KalciumEdit

Kalcium i växter förekommer främst i bladen, med lägre koncentrationer i frön, frukter och rötter. En viktig funktion är som beståndsdel i cellväggar. När kalcium kopplas ihop med vissa sura föreningar i de geléliknande pektinerna i den mellersta lamellen bildar det ett olösligt salt. Det är också intimt involverat i meristemer och är särskilt viktigt i rotutvecklingen, med roller i celldelning, cellförlängning och avgiftning av vätejoner. Andra funktioner som tillskrivs kalcium är neutralisering av organiska syror, hämning av vissa kaliumaktiverade joner och en roll i kväveabsorptionen. Ett anmärkningsvärt drag hos växter med kalciumbrist är ett defekt rotsystem. Rötterna påverkas vanligen före de ovanjordiska delarna. Blomspetsröta är också ett resultat av otillräckligt kalcium.

Kalcium reglerar transporten av andra näringsämnen in i växten och är också inblandat i aktiveringen av vissa växtenzymer. Kalciumbrist resulterar i förkrympning. Detta näringsämne är involverat i fotosyntesen och växtens struktur. Det behövs som en balanserande katjon för anjoner i vakuolen och som en intracellulär budbärare i cytosolen.

MagnesiumEdit

Magnesiums framstående roll i växtnäringen är som en beståndsdel i klorofyllmolekylen. Som bärare är det också involverat i många enzymreaktioner som en effektiv aktivator, där det är nära förknippat med energilevererande fosforföreningar.

MikronäringsämnenRedigera

Växter har tillräcklig förmåga att ackumulera de flesta spårämnen. Vissa växter är känsliga indikatorer på den kemiska miljö där de växer (Dunn 1991), och vissa växter har barriärmekanismer som utesluter eller begränsar upptaget av ett visst grundämne eller en viss jonart, t.ex. alenkvistar ackumulerar vanligen molybden men inte arsenik, medan det omvända gäller för granbark (Dunn 1991). Annars kan en växt integrera den geokemiska signaturen hos den jordmassa som genomträngs av dess rotsystem tillsammans med det ingående grundvattnet. Provtagningen underlättas av att många grundämnen har en tendens att ackumuleras i vävnader vid växtens extremiteter. Vissa mikronäringsämnen kan appliceras som fröbeläggning.

JärnEdit

Järn är nödvändigt för fotosyntesen och förekommer som enzymkofaktor i växter. Järnbrist kan resultera i interveinal kloros och nekros Järn är inte en strukturell del av klorofyll men mycket viktigt för dess syntes. Kopparbrist kan vara ansvarig för att främja en järnbrist.Det bidrar till växtens elektrontransport.

MolybdenEdit

Molybden är en kofaktor till enzymer som är viktiga för uppbyggnaden av aminosyror och är involverad i kväveomsättningen. Molybden ingår i enzymet nitratreduktas (behövs för reduktion av nitrat) och enzymet nitrogenas (behövs för biologisk kvävefixering). Minskad produktivitet till följd av molybdenbrist är vanligen förknippad med minskad aktivitet hos ett eller flera av dessa enzymer.

BorEdit

Bor har många funktioner i en växt: det påverkar blomning och fruktsättning, pollengroddning, celldelning och aktivt saltupptag. Ämnesomsättningen av aminosyror och proteiner, kolhydrater, kalcium och vatten påverkas starkt av bor. Många av dessa uppräknade funktioner kan förkroppsligas av dess funktion när det gäller att flytta starkt polära sockerarter genom cellmembranen genom att minska deras polaritet och därmed den energi som krävs för att passera sockret. Om sockret inte kan passera till de snabbast växande delarna tillräckligt snabbt dör dessa delar.

CopperEdit

Koppar är viktigt för fotosyntesen. Symtom på kopparbrist är bland annat kloros. Det är involverat i många enzymprocesser; nödvändigt för korrekt fotosyntes; involverat i tillverkningen av lignin (cellväggar) och involverat i spannmålsproduktion. Det är också svårt att hitta i vissa jordförhållanden.

ManganEdit

Mangan är nödvändigt för fotosyntesen, inklusive uppbyggnaden av kloroplaster. Manganbrist kan leda till färgavvikelser, till exempel missfärgade fläckar på bladverket.

NatriumEdit

Natrium är inblandat i regenereringen av fosfenolpyruvat i CAM- och C4-växter. Natrium kan potentiellt ersätta kaliums reglering av stomaternas öppning och stängning.

Natriumets essentialitet:

• Essentiellt för C4-växter snarare C3
• Substitution av K med Na: Växter kan delas in i fyra grupper:

1. Grupp A – en hög andel K kan ersättas med Na och stimulera tillväxten, vilket inte kan uppnås genom applicering av K
2. Grupp B-specifika tillväxtreaktioner på Na observeras, men de är mycket mindre distinkta
3. Grupp C-Bara en mindre substitution är möjlig och Na har ingen effekt
4. Grupp D-Ingen substitution förekommer

• Stimulera tillväxten-ökar bladyta och klyvöppningar. Förbättrar vattenbalansen
• Na-funktioner i metabolismen

1. C4-metabolism
2. Hämmar omvandlingen av pyruvat till fosfenol-.pyruvat
3. Reducera fotosystem II-aktiviteten och ultrastrukturella förändringar i mesofyllens kloroplast

• Replacera K-funktioner

1. Internt. osmoticum
2. Stomatal funktion
3. Fotosyntes
4. Kompensation vid långväga transport
5. Enzymaktivering

• Förbättrar grödans kvalitet e.G. förbättrar smaken på morötter genom att öka sackaros

ZinkEdit

Zink behövs i ett stort antal enzymer och spelar en viktig roll i DNA-transkriptionen. Ett typiskt symptom på zinkbrist är hämmad tillväxt av blad, allmänt känt som ”little leaf” och orsakas av den oxidativa nedbrytningen av tillväxthormonet auxin.

NickelEdit

I högre växter tas nickel upp av växterna i form av Ni2+-jonen. Nickel är viktigt för aktivering av ureas, ett enzym som är involverat i kväveomsättningen och som krävs för att bearbeta urea. Utan nickel ackumuleras toxiska nivåer av urea, vilket leder till att nekrotiska lesioner bildas. I lägre växter aktiverar nickel flera enzymer som är involverade i en rad olika processer och kan ersätta zink och järn som kofaktor i vissa enzymer.

KlorEdit

Klor, som sammansatt klorid, är nödvändigt för osmos och jonbalans; det spelar också en roll i fotosyntesen.

KoboltEdit

Kobolt har visat sig vara fördelaktigt för åtminstone vissa växter även om det inte verkar vara nödvändigt för de flesta arter. Det har dock visat sig vara viktigt för kvävefixering av kvävefixerande bakterier som är knutna till baljväxter och andra växter.

KiselEdit

Kisel anses inte vara ett viktigt grundämne för växters tillväxt och utveckling. Det finns alltid i överflöd i miljön och därför finns det tillgängligt om det behövs. Det finns i växternas strukturer och förbättrar växternas hälsa.

I växter har kisel i experiment visat sig stärka cellväggarna, förbättra växternas styrka, hälsa och produktivitet. Det finns studier som visar att kisel förbättrar motståndskraften mot torka och frost, minskar risken för att odla och stärker växtens naturliga system för bekämpning av skadedjur och sjukdomar. Kisel har också visat sig förbättra växternas livskraft och fysiologi genom att förbättra rotmassan och rotdensiteten samt öka växtbiomassan ovan jord och skördarna. Kisel övervägs för närvarande av Association of American Plant Food Control Officials (AAPFCO) att upphöjas till ett ”växtnyttigt ämne”.

VanadiumEdit

Vanadium kan behövas av vissa växter, men i mycket låga koncentrationer. Det kan också ersätta molybden.

SelenEdit

Selen är troligen inte nödvändigt för blommande växter, men det kan vara fördelaktigt; det kan stimulera växttillväxten, förbättra toleransen mot oxidativ stress och öka motståndskraften mot patogener och herbivori.