Termeni asociați:

  • Macroinvertebrate
  • Ciuperca
  • Nevertebrat
  • Diatomee
  • Dioxid de carbon
  • Melc
  • Crustacee
  • Amfipoda

Descărcați în format PDF

plantelor

Despre această pagină

Profilarea metabolică: aplicații în știința plantelor

Richard N. Trethewey, Arno J. Krotzky, în Manualul de metabonomie și metabolomică, 2007

16.7.2. Nutriția plantelor

Alte lucrări detaliate și extinse privind deficiența de sulf au fost raportate de Nikiforova și colab. [134, 135, 136], care au utilizat tehnologiile GC-MS și LC-MS pentru profilarea metaboliților. Folosind ambele sisteme, s-au înregistrat aproximativ 6023 urme de ioni non-redundanți, deși doar 134 de metaboliți au putut fi identificați. În studiu s-au găsit dovezi ale influenței acumulării de sulf asupra reglării echilibrului azotului, descompunerii lipidelor, metabolismului purinelor și fotorepirației. În plus, au fost găsite și dovezi ale implicării auxinei în stresul hipo-sulfuric [136].

Importanța asimilării azotului anorganic pentru biochimia plantelor în general și a biosintezei aminoacizilor în special a fost investigată de Urbanczyk-Wochniak și Fernie [137] folosind profilarea GC-MS. Plantele de roșii au fost cultivate în cultură hidroponică sub trei surse diferite de nitrați (saturați, plini și deficienți) și la intensități luminoase diferite. Probele de frunze au fost prelevate după 7, 14 și 21 de zile și, în plus, a fost investigat răspunsul pe termen scurt al frunzelor la diferite stări de nutrienți. Rezultatele profilării metaboliților au dezvăluit profiluri destul de diferite pentru fiecare dintre regimurile și momentele analizate. În special, autorii au reușit să discearnă că deficitul de nitrați a condus nu numai la o scădere a conținutului de aminoacizi, ci că a existat și o reducere a acizilor organici și o creștere a zaharurilor, a intermediarilor fosforilați și a unor metaboliți secundari.

În termeni generali, seturile de date generate în studiile nutriționale ale plantelor discutate aici sunt atât de complexe încât vor necesita timp considerabil și experimentări suplimentare pentru a dezvolta o înțelegere completă a răspunsurilor rețelei metabolice la stresul nutrienților [138]. Cu toate acestea, promisiunea acestor abordări a fost deja demonstrată în mod clar, iar numărul grupurilor care aplică aceste tehnici crește rapid.

Interacțiuni benefice între plante și microbi

Nutriția plantelor

Îmbunătățirea nutriției plantelor este pusă în aplicare de cele mai răspândite plante - sisteme de microbi - micorize și simbioze de fixare a N 2. În majoritatea plantelor terestre actuale, nutriția N și P este în esență simbiotrofă. În cazul simbiozelor AM sau EcM, până la 80% din nutrienții minerali sunt obținuți de plante din micobioniți.

Orice interacțiune mutualistă implică un echilibru fin între beneficiile pe care plantele le pot obține de la microbi și costurile, care ar trebui plătite pentru aceste beneficii. Acest echilibru se bazează pe aprovizionarea cu energie a simbiozei: 20-30% din produsele fotosintetice ale plantelor sunt investite în simbiozele de fixare a N2 sau micorize. Cu toate acestea, aceste cheltuieli pot fi returnate gazdei destul de repede. De exemplu, este mai profitabil pentru plante să obțină P prin micoriză decât prin propriile fire de rădăcină (care sunt de multe ori mai groase și au un raport de volum de suprafață mult mai mic decât hifele). Mai mult, costul C poate fi mult redus, deoarece fotosinteza este stimulată de formarea simbiozelor. O astfel de stimulare a fost demonstrată pentru simbiozele de fixare a N2 și micorize care demonstrează un mare potențial de autoreglare a sistemelor simbiotice.

Metale specifice

4.3 Solul

Factorii solului care afectează nutriția plantelor includ Zn total, pH, materie organică, calcar (CAS nr. 1317-65-3), condiții redox, microbi în rizosferă, umiditatea solului, alte oligoelemente și cantitatea de fosfor și alți nutrienți (Adriano, 1986). Zincul este prezent în cinci bazine: solubile în apă; legat de particulele de sol printr-o sarcină electrică; legat de liganzi organici; slab schimbabil legat de argilă și oxizi metalici insolubili; și în minerale meteorologice (Alloway, 2008). Natura amfoterică a Zn îl face slab disponibil la pH intermediar, dar foarte disponibil la extreme de pH. În condiții normale, o mică parte din Zn este în soluție. Sub pH 7,7, predomină ioni Zn; peste pH 7,7, ZnOH + este forma majoră; și peste pH 9,11, zincatele [Zn (OH) 4] 2− sunt solubile (Kiekens, 1995). Acizii organici cu greutate moleculară mică care leagă Zn sunt, de asemenea, o sursă importantă.

Plantele extrag ionul Zn din sol prin adsorbție (Alloway, 2008). PH-ul scăzut crește schimbul de cationi, iar pH-ul ridicat crește chemisorbția și complexarea liganzilor organici. În argilă, au loc atât schimbul de ioni Zn reversibil, cât și sorbția ireversibilă către mineralul din rețea. Acesta din urmă implică fixarea Zn într-o formă hidrolizată și precipitații sub formă de hidroxid de Zn. Ca urmare, Zn este mai puțin disponibil pentru plante.

În solurile pe bază de calcar, Zn se chimizează pe carbonatul de calciu pentru a forma hidroxicarbonatul de Zn foarte stabil, care suprimă disponibilitatea Zn pentru plante. La pH 8 și peste, oxizii de fier precipită și acoperă mineralele carbonatice care leagă ferm Zn. Coprecipitați de zinc cu oxizi de fier și mangan și cu Franklinit. În plus, reducerea condițiilor care formează sulfura de Zn scade disponibilitatea zincului pentru plante.

Zincul din apele uzate industriale tinde să precipite ca hidroxid de Zn. La pH 9,5, cea mai mică concentrație de Zn solubil este de aproximativ 0,25 mg/L (Patterson și colab., 1977). În timpul extracției chimice și acidificării nămolului de epurare, formele organice și unele forme anorganice insolubile de zinc se asociază cu fracția pirofosfat tetrasodic care reprezintă 18-52% din totalul Zn. Mobilizarea zincului începe la pH 6,0, iar cea mai mare parte este extrasă cu pH 2,0. Zincul se extrage mai ușor din nămol brut decât din forme uscate de nămol activat și digerat. Mobilizarea Zn din nămol lichid începe la pH 4,0 (Rudd și colab., 1988) și crește atunci când nămolul este adăugat la un sol argilos sau un sol nisipos, dar este mai puțin eficient în prezența argilei (Sanders și colab., 1987 ).

Simbioză mutualistă între ciuperci și autotrofe

Sarah C. Watkinson, în Ciupercile (ediția a treia), 2016

Asociații Micoheterotrofice

Biotehnologii agricole și conexe

4.58.1 Introducere: Managementul nutrienților plantelor și productivitatea agricolă

Azot în soluri/ciclu ☆

Introducere

Azotul (N) este elementul care limitează cel mai adesea nutriția plantelor în ecosistemele terestre. Sursa finală a majorității N utilizate de plante este dinitrogenul atmosferic (N 2), deși este relativ inert și trebuie transformat în forme disponibile biologic. Această conversie a N2 în N anorganic și organic reactiv este realizată de bacterii procariote simbiotice și cu viață liberă și arhaea cu capacitatea de fixare a N2, prin producerea de îngrășăminte N sintetice și prin descărcări electrice atmosferice care formează N oxizi. Odată ce N2 atmosferic a fost fixat în N reactiv, acesta suferă transformări între formele organice și anorganice, dintre care multe duc la pierderi de N din soluri. Unele dintre aceste pierderi pot duce la consecințe negative asupra mediului, inclusiv fertilitate redusă și contaminarea apelor de suprafață sau subterane.

Simptome și gama gazdelor

d Nutriție

S-au făcut o serie de investigații cu privire la efectele nutriției plantelor gazdă asupra replicării virusului, în special a TMV în plantele de tutun. Multe dintre rezultate sunt contradictorii, probabil din cauza variațiilor în metodele de creștere a plantelor, concentrația efectivă a nutrienților furnizați, tulpina de virus utilizată, metoda de estimare a virusului și baza pentru exprimarea rezultatelor. Furnizarea de elemente majore care oferă cea mai bună creștere a plantelor permite de obicei cea mai mare replicare a virusului. De exemplu, Bawden și Kassanis (1950) au concluzionat că efectele aprovizionării cu azot și fosfor asupra replicării TMV au fost destul de strâns corelate cu efectele asupra creșterii plantelor. Tratamentele care oferă o creștere mai bună a plantelor au dus la o creștere mai mare a producției de virus, atât pe unitate de greutate proaspătă, cât și pe plantă. Plantele de mazăre alimentate cu un conținut scăzut de calciu au dezvoltat reduceri severe atunci când sunt infectate cu virusul rulării frunzei de mazăre (Thomson și Ferguson, 1976).

Nutriția cu elemente minore (zinc, molibden, mangan, fier, bor și cupru) are un efect variabil asupra capacității plantelor de a sprijini replicarea virusului. Efectele asupra acumulării de virusuri au adesea efecte paralele asupra creșterii plantelor, dar au fost observate excepții. De exemplu, deficitul de mangan a dus la o creștere a concentrației TMV în frunze. În schimb, concentrațiile toxice ale acestui element în găină au dus la o replicare mult îmbunătățită a CCMV (Dawson, 1972).

Mișcări ale clorurilor peste membranele celulare

Tanja Maritzen,. Thomas Jentsch, în Advances in Molecular and Cell Biology, 2006

C Plantele

4.3 Solul

Conținutul de Zn al solurilor și biodisponibilitatea acestuia sunt esențiale pentru creșterea plantelor (Adriano, 1986). Factorii solului care afectează nutriția plantelor includ Zn total, pH, materie organică, carbonat de calciu, condiții redox, microbi în rizosferă, umiditatea solului, cantități de alte oligoelemente și cantități de macronutrienți, în special fosfor. Zincul este prezent în sol în cinci bazine: un bazin solubil în apă; legat de particulele solului prin sarcină electrică; legat de liganzi organici; inexcambiabile legate de argilă și oxizi metalici insolubili; și minerale meteorologice (Alloway, 2003). Natura amfoterică a Zn îl face slab disponibil la pH intermediar, dar foarte disponibil la extreme de pH. În condiții obișnuite, proporția de Zn în soluție este foarte mică. Sub pH 7,7, ionul Zn predomină, în timp ce peste 7,7, ZnOH + este major, iar peste 9,11, zincatele [Zn (OH) 4] 2– sunt solubile (Kiekens, 1995). Acizii organici cu greutate moleculară mică care se leagă de Zn sunt, de asemenea, o sursă importantă de Zn solubil.

Mecanismele de adsorbție determină ionul Zn disponibil pentru plante (Alloway, 2003). PH-ul scăzut crește schimbul de cationi, iar pH-ul ridicat crește chemisorbția și complexarea liganzilor organici. În argilă, au loc atât schimbul de ioni Zn reversibil, cât și sorbția ireversibilă către mineralul din rețea. Ultimul mecanism implică fixarea Zn într-o formă hidrolizată și precipitații ca Zn (OH) 2. În timp, fixarea Zn scade disponibilitatea Zn din îngrășămintele Zn.

În solurile calcaroase, Zn se chimizează pe carbonatul de calciu și formează hidroxicarbonatul de Zn, care este foarte stabil. Astfel, riscul de deficit de Zn la plante este crescut. La pH 8 și peste, oxizii de fier precipită și acoperă mineralele carbonatice, care se leagă apoi ferm de Zn. Coprecipitați de zinc cu oxizi de Fe și Mn și franclinit, ZnFe2O4. Acesta din urmă are o influență importantă asupra biodisponibilității Zn, în afară de mecanismele de adsorbție/desorbție. În plus, reducerea condițiilor care formează sulfura de Zn afectează disponibilitatea Zn pentru plante.

Nămolul de canalizare și îngrășămintele chimice (de exemplu, nitrat de Zn) sunt mijloace eficiente de îmbogățire a Zn. PH-ul scăzut crește mobilizarea Zn din nămol atunci când este adăugat la un argilos sau un sol argilos sau nisipos, dar are un efect mai mic în prezența argilei (Sanders și colab., 1987).

NEMURITOARE

Compoziție chimică

Compoziția chimică a părții vegetative a amarantului este variabilă, deoarece conținutul de compuși organici și anorganici se modifică ca urmare a climatului, nutriției plantelor, practicilor agricole, stadiului fiziologic, speciei și tipului de cultivar și poziția frunzelor luate pentru analiză (Tabel 1) .Conținutul de umiditate pentru toate speciile a variat de la aproximativ 70 la 94% sau de la 6 la 30% substanță uscată. Pe baza greutății uscate (dwb), proteinele variază de la 18 la 38% și lipidele brute totale de la 1,3 la 10,6%. Fracțiunea lipidică conține 53,6% lipide nepolare, 33,8% glicolipide și 12,6% fosfolipide. Principalii acizi grași includ linolenic (30-70%) și palmitic (13-14%), precum și acid oleic și stearic (vezi Tabelul 5).

Tabelul 1. Compoziția chimică a amarantului (grame la 100 g) a

VegetableGrainForage
Umiditate85,0 ± 4,49,9 ± 2,087,8 ± 0,76
Substanță uscată15,0 ± 4,490,1 ± 2,012,2 ± 0,76
Proteine ​​(N × 6,25)24,1 ± 4,215,2 ± 1,719,2 ± 5,6
Lipide totale3,8 ± 0,687,0 ± 1,62,9 ± 1,3
Fibră brută14,9 ± 3,76,2 ± 3,216,6 ± 6,2
Fibre dietetice 13,6 ± 4,8
Frasin17,7 ± 1,63,3 ± 0,519,0 ± 3,9
Carbohidrați42,9 ± 4,662,1 ± 7,643,8 ± 8,6
Amiloza 6,1 ± 1,2
Energie (calorii la 100 g)284366337
Energie metabolică (kJ −1) 12.2
Nitrat0,55 ± 0,19
Oxalat4,5 ± 1,8 5,86 ± 1,89
Phytate 1,03 ± 1,16
Taninuri 0,18 ± 0,14
Pereții celulari 63,5 ± 7,7
Fibra detergentă neutră 43,4 ± 10,9
Fibre detergente acide 34,6 ± 15,0
Detergent acid de lignină 5.2
Celuloză 23.4
Digestie in vitro (%) 60,0 ± 4,1

Variabilitatea fibrelor brute este, de asemenea, destul de mare, de la 5,4 la 24,6% (dwb). Această variabilitate poate fi explicată pe baza vârstei plantei, cu frunze și lăstari vechi care prezintă cele mai mari valori. În cele din urmă, conținutul de cenușă variază de la 7,6 la 22,2%.