3:41 ص
الانتاج النباتي -
كتب الزراعة
كتاب : التفاعل بين المغذيات المعدنية في التربة و النبات
يعتمد نمو النبات وتطوره إلى حد كبير على مزيج وتركيز المغذيات المعدنية المتوفرة في التربة. غالبًا ما تواجه النباتات تحديات كبيرة في الحصول على إمدادات كافية من هذه العناصر الغذائية لتلبية متطلبات العمليات الخلوية الأساسية بسبب عدم حركتها النسبية. قد يؤدي نقص أي منها إلى انخفاض إنتاجية النبات و / أو الخصوبة. قد تشمل أعراض نقص المغذيات توقف النمو ، أو موت الأنسجة النباتية ، أو اصفرار الأوراق الناتج عن انخفاض إنتاج الكلوروفيل ، وهو صبغة ضرورية لعملية التمثيل الضوئي. يمكن أن يكون لنقص المغذيات تأثير كبير على الزراعة ، مما يؤدي إلى انخفاض غلة المحاصيل أو انخفاض جودة النبات. يمكن أن يؤدي نقص المغذيات أيضًا إلى انخفاض التنوع البيولوجي العام لأن النباتات تعمل كمنتجين يدعمون معظم شبكات الغذاء.
يمكن أن يكون للتغيرات في المناخ والغلاف الجوي آثار خطيرة على النباتات ، بما في ذلك التغيرات في توافر بعض العناصر الغذائية. في عالم يتسم باستمرار تغير المناخ العالمي ، من المهم فهم الاستراتيجيات التي طورتها النباتات للسماح لها بالتعامل مع بعض هذه العقبات.
تعتبر فئتان من المغذيات ضرورية للنباتات: المغذيات الكبيرة والمغذيات الدقيقة. المغذيات الكبيرة المقدار هي اللبنات الأساسية للمكونات الخلوية الأساسية مثل البروتينات والأحماض النووية. كما يوحي الاسم ، فهي مطلوبة بكميات كبيرة. يعتبر النيتروجين والفوسفور والمغنيسيوم والبوتاسيوم من أهم المغذيات الكبيرة. يعتبر الكربون والهيدروجين والأكسجين أيضًا من المغذيات الكبيرة لأنها مطلوبة بكميات كبيرة لبناء الجزيئات العضوية الأكبر للخلية ؛ ومع ذلك ، فإنها تمثل الطبقة غير المعدنية من المغذيات الكبيرة. المغذيات الدقيقة ، بما في ذلك الحديد والزنك والمنغنيز والنحاس ، مطلوبة بكميات صغيرة جدًا. غالبًا ما تكون المغذيات الدقيقة مطلوبة كعوامل مساعدة لنشاط الإنزيم.
عادة ما يتم الحصول على المغذيات المعدنية من التربة من خلال جذور النباتات ، ولكن العديد من العوامل يمكن أن تؤثر على كفاءة الحصول على المغذيات. أولاً ، قد تجعل كيمياء وتكوين بعض أنواع التربة من الصعب على النباتات امتصاص العناصر الغذائية. قد لا تتوفر المغذيات في بعض أنواع التربة ، أو قد تكون موجودة في أشكال لا يمكن للنباتات استخدامها. قد تؤدي خصائص التربة مثل محتوى الماء ودرجة الحموضة والضغط إلى تفاقم هذه المشاكل.
ثانيًا ، تمتلك بعض النباتات آليات أو ميزات هيكلية توفر مزايا عند النمو في أنواع معينة من التربة ذات المغذيات المحدودة. في الواقع ، طورت معظم النباتات آليات امتصاص المغذيات التي تم تكييفها مع تربتها الأصلية وبدأت في محاولة للتغلب على قيود المغذيات. يعد التغيير في بنية الجذر أحد أكثر عمليات التكيف العالمية للتربة محدودة المغذيات ، مما قد يزيد من المساحة السطحية الإجمالية للجذر لزيادة اكتساب المغذيات أو قد يزيد من استطالة نظام الجذر للوصول إلى مصادر مغذيات جديدة. يمكن أن تؤدي هذه التغييرات إلى زيادة في تخصيص الموارد لنمو الجذور الكلي ، مما يؤدي إلى زيادة معدلات الجذر في النمو في النباتات ذات المغذيات المحدودة .
من المعروف أن النباتات تظهر استجابات مختلفة لأوجه نقص المغذيات المحددة ويمكن أن تختلف الاستجابات بين الأنواع. فإن التغييرات الأكثر شيوعًا هي تثبيط نمو الجذر الأولي (غالبًا ما يرتبط بنقص P) ، وزيادة نمو الجذر الجانبي وكثافته (غالبًا ما يرتبط بنقص N و P و Fe و S) وزيادة شعر الجذر النمو والكثافة (غالبًا ما يرتبط بنقص P و Fe).
في حين أن نقص المغذيات يمكن أن يشكل تهديدات خطيرة لإنتاجية النبات ، يمكن أن تصبح المغذيات سامة بشكل مفرط ، وهو ما يمثل أيضًا مشكلة. عندما تتراكم بعض المغذيات الدقيقة إلى مستويات عالية جدًا في النباتات ، فإنها تساهم في توليد أنواع الأكسجين التفاعلية (ROS) ، والتي يمكن أن تسبب أضرارًا خلوية واسعة النطاق. لا يمكن تمييز بعض العناصر شديدة السمية مثل الرصاص والكادميوم عن العناصر الغذائية الأساسية من خلال أنظمة امتصاص المغذيات في جذر النبات ، مما يعني أنه في التربة الملوثة ، قد تدخل العناصر السامة إلى شبكة الغذاء عبر أنظمة امتصاص المغذيات هذه ، مما يؤدي إلى انخفاض امتصاص العناصر الأساسية. المغذيات وتقليل نمو النبات وجودته بشكل ملحوظ.
من أجل الحفاظ على التوازن الغذائي ، يجب أن تنظم النباتات امتصاص المغذيات ويجب أن تستجيب للتغيرات في التربة وكذلك داخل النبات. وبالتالي ، تستخدم الأنواع النباتية استراتيجيات مختلفة لتعبئة العناصر الغذائية وامتصاصها بالإضافة إلى عملية إزالة معدن ثقيل ، والنقل بين الخلايا والأعضاء المختلفة للنبات والتخزين لتحقيق التوازن الغذائي الكامل للنبات. هنا ، نصف بإيجاز بعض الأمثلة على الاستراتيجيات التي تستخدمها النباتات للحصول على المغذيات من التربة.
اقتناء النبات للمغذيات: الامتصاص المباشر من التربة
البوتاسيوم. يعتبر البوتاسيوم (K) من المغذيات الكبيرة للنباتات وهو الأكثر وفرة داخل الخلايا النباتية. يحتوي البوتاسيوم على عدد من الوظائف المهمة داخل النباتات ، بما في ذلك موازنة شحنات الأنيونات الخلوية ، وتنشيط الإنزيم ، والتحكم في فتح / إغلاق الفم ، ويكون بمثابة تناضح للنمو الخلوي. يحدث نقص البوتاسيوم بشكل متكرر في النباتات المزروعة في التربة الرملية مما يؤدي إلى عدد من الأعراض بما في ذلك تحول الأوراق إلى اللون البني ، وتجعد أطراف الأوراق ، واصفرار الأوراق (الإصابة بالكلور) ، فضلاً عن انخفاض النمو والخصوبة.
كانت عمليات امتصاص البوتاسيوم موضوع دراسة مكثفة لعدة عقود. أشارت الدراسات المبكرة إلى أن النباتات تستخدم أنظمة نقل عالية ومنخفضة التقارب للحصول على البوتاسيوم مباشرة من التربة. تعمل أنظمة النقل منخفضة التقارب بشكل عام عندما تكون مستويات البوتاسيوم في التربة كافية لنمو النبات وتطوره. يتم التوسط في هذه العملية عن طريق القنوات الأيونية في غشاء البلازما لخلايا الجذر ، مما يسمح بالنقل السلبي لـ K من مناطق ذات تركيز خارجي مرتفع نسبيًا إلى الخلايا النباتية حيث يكون تركيز K أقل. لا يبدو أن التعبير عن ناقلات منخفضة التقارب هذه يتأثر بشكل كبير بتوافر البوتاسيوم.
في ظل ظروف الحد من البوتاسيوم ، على النقيض من ذلك ، عادة ما تحفز النباتات أنظمة نقل عالية التقارب K +. من المحتمل أن يكون هناك العديد من البروتينات المشاركة في نقل البوتاسيوم عالي التقارب ، ولكن في Arabidopsis ، تم تحديد نوعين من البروتينات على أنهما أهم ناقلات في هذه العملية. ومن المثير للاهتمام ، أن أحد هذه الناقلات ، AtHAK5 ، هو بروتين ناقل ويعتقد أنه يتوسط في النقل النشط للبوتاسيوم إلى جذور النباتات ، في حين أن البروتين الآخر ، AKT1 ، هو بروتين قناة ومن المحتمل أن يتوسط آلية نقل سلبية مع تقارب متزايد لـ K + تحت شروط الحد من البوتاسيوم (بيو وآخرون ، 2010). تظهر الأعمال الحديثة أن النباتات تحتوي على عدد من أنظمة النقل المختلفة للحصول على البوتاسيوم من التربة وتوزيعه داخل النباتات. على الرغم من أنه لا يزال هناك الكثير مما يجب تعلمه حول امتصاص البوتاسيوم وانتقاله في النباتات ، فمن الواضح أن الآليات المعنية معقدة ويتم التحكم فيها بإحكام للسماح للنبات بالحصول على كميات كافية من البوتاسيوم من التربة في ظل ظروف مختلفة....
-----------------------
-------------------------------
ليست هناك تعليقات: