Rodzaj pierwiastków mineralnych wg różnych kryteriów:
1)kryterium ilościowe:makroelementy - powyżej 0,01% s.m. (10 μmoli/g s.m.) np. N, P, K, Ca, Mg, S mikroelementy - poniżej 0,01% s.m. (5 μmoli/g s.m.) np. Fe, Zn, B, Cu, Mo, Mn, Cl 2)kryterium wg pełnionych funkcji:
-pierwiastki budulcowe - C, H, O, makroelementy (bez P) -katalizatory reakcji enzymatycznych - mikroelementy -pierwiastki pożądane - Na, Si, Al., Co korzystnie wpływają na fizjologię roślin np. sód może zastąpić potas krzem uczestniczy w procesie transpiracji. 3)kryterium wg właściwości fizjologiczno-biochemicznych -organogenne (C, H, O) -niemetale (N, P, S, Cl) -metale alkaliczne (K, Ca, Mg) -metale ciężkie (Fe, Mn, Cu, Zn, Mo)
Oceniając wizualnie objawy niedoboru pierwiastków zwracamy uwagę na:-ograniczenie wzrostu części nadziemnej i systemu korzeniowego;-nienormalny wzrost roślin;-nienormalna barwa liści- chlorozy(bielenie liści)-zamieranie pąków wierzchołkowych;-wyłamywanie kruchość łodyg;-zwiędnięty pokrój rośliny nienormalne ułożenie blaszek liściowych;-występowanie chlorozy i nekrozy;-wzmożona biosynteza antocyjanów daje purpuroo fioletowy odcień liściaCharakter chlorozy - czy obejmuje całą blaszkę liściową, czy tylko fragmenty czy okolice unerwienia.Charakter nekrozy - czy od brzegu liścia, czy zamierają całe liście; nekrozy powodują kruchość zamieranie łodygi śluzowacenie włośników zamieranie wierzchołków wzrostu.-przebarwienia liście np. barwa niebiesko-fioletowa, czy liście sinozielone;Objawy niedoboru są różne dla różnych gatunków roślin. W praktyce niedobór pierwiastka łączy się z chorobą, objawami spowodowanymi szkodnikami, patogenami. Lokalizacja na roślinie objawów niedoboru czy pierwsze objawy pojawiają się w wierzchołkowej, najmłodszej części rośliny, czy w ajstarszej.Pierwiastki dzielimy na 2 grupy:1)pierwiastki ruchliwe reutylizacja - ponowne wykorzystanie przez roślinę, w przypadku niedoboru pierwiastki są ykorzystywane ze związków i transportowane do rosnących najmłodszych części roślin - pierwsze objawy niedoboru na starszych liściach; N, P, K, Mg. Roslina chroni najmłodsze organy wszystko co ma transportuje w pierwszej kolejności do nich.2)pierwiastki nieruchliwe brak reutylizacji; pierwsze objawy niedoboru na liściach młodych; Ca, S, Fe. Sa wbudowane na stałe w roślinę.Skrócony klucz objawów deficytów pokarmowych:Młode tkanki wykazują objawy najpierw - element nieruchliwy.1.zamieranie wierzchołków wzrostu;-nekroza liści - deformacja i opadanie B;-chloroza liści - zwinięcie, kruche, nekrotyczne Ca;2.brak zamierania wierzchołków wzrostu;-chloroza liści;-nekroza liści Mn;-brak nekrozy: wiązki chlorotyczne - liście prawie białe S; wiązki niechlorotyczne - liście białe oprócz wiązek Fe;3.bez chlorozy liści - może być więdnięcie Cu;Starsze tkanki wykazują objawy niedoborów najpierw - element ruchliwy.1.cała roślina - zahamowany wzrost;-dolne liście hlorotyczne - roślina wyblakła N;-roślina ciemnozielona do purpurowej - blaknięcie potem P;2.efekt umiejscowiony - chloroza, nekroza, marmurkowa, parkowa;-chloroza międzyżyłkowa - parkowatość Mg;-brzegowa lub całościowa chloroza;-brzegowa nekroza K;-nekroza na całym liściu - plamista, kropkowa Zn;EFEKTY BRAKU: AZOT - silne ograniczenie wzrostu części nadziemnej i korzeni; żółte liście - chloroza, nekroza; słaba łodyżka; azot ruchliwy (młode żyją); POTAS - górne liście jeszcze zielone, dolne żółtawe; K ruchliwy; zwiędły pokrój rośliny (blaszki liści podwijają się); wzrost zahamowany ale nie tak drastycznie, jak w przypadku N, podobne systemy korzeniowe; chloroza, nekroza (plamy); K reguluje gospodarkę wodną, zwiększa uwodnienie komórki;WAPŃ - nieruchliwy (góra zła); zasychają wierzchołki wzrostu; chloroza najmłodszych liści przechodząca w nekrozę; łamliwość łodygi; SIARKA - drastyczne zahamowanie wzrostu (jak przy niedoborze N); żyłki są fioletowe, cała blaszka liściowa jest chlorotyczna; siada metabolizm (procesy metaboliczne osłabione); w CoA jest - gdy brak to brak cyklu Crebsa umieranie; składnik specyficznych substancji - brak S - brak tych substancji;FOSFOR - silne ograniczenie wzrostu części nadziemnej; korzenie długie nitkowate; barwa fioletowa (ciemna) liści dolnych; brudno zielono-fioletowe liście górne wzmożona synteza antocyjanów; P ruchliwy;MAGNEZ - wzrost nie tak ograniczony jak u N; ruchliwy Mg (młode listki żyją, starsze umierają); chloroza przechodzi w nekrozę; nerw główny jeszcze zielony i boczne też chloroza między nerwami; Mg w chlorofilu; jednoliścienne - wiązki ułożone równolegle - chloroza pasiasta dwuliścienne - chloroza plamkowata, mozaikowa (plamy chlorotyczne między erwami);ŻELAZO - wierzchołek umarły żelazo nieruchliwe; chloroza nerwy pozostają jeszcze zielone; Fe uczestniczy w biosyntezie chlorofilu jest aktywatorem enzymów przy biosyntezie chlorofilu;N - hamowanie wzrostu; małe krzewienie; chloroza liści starszych; łatwa reutylizacja;K - plamy chlorotyczne i nekrotyczne; zahamowanie wzrostu organów spichrzowych; aktywator ponad 50 enzymów; uczestniczy w osmoregulacji;Ca - sucha zgnilizna owoców pomidora i papryki; plamistość jabłek;Fe - składnik cytochromów, ferredoksyny; 80% Fe w chloroplastach;Ćw.7 Właściwości buforujące roślin.Siewki pszenicy - z dobrze rozwiniętymi korzeniami; do 4 kolb pobrano 4 roztwory o różnym pH; wsadzono korzonki do r-ru na 1h; po 1h rośliny usunięto i zmieniono pH r-ów. Nastąpiła szybka zmiana pH roztworów.Dla młodych siewek optymalne pH wynosi 6,0. Każdy gatunek rośliny ma swoje optymalne pH (może zmieniać się w zależności od fazy rozwojowej rośliny. Wrzosy, borowiny lubią kwaśne podłoże.Korzenie roślin są zdolne do modyfikacji. Pobieranie pierwiastków mineralnych - wymiana jonowa tzn. pobieraniu kationów przez korzenie towarzyszy wydzielanie do środowiska glebowego równoważnej ilości jonów H+. Pobieraniu anionów towarzyszy wydzielanie do środowiska glebowego równoważnej ilości jonów OH-. Rośliny pobierając zwiększoną ilość kationów i anionów modyfikują kwasowość podłoża, na tym polegają właściwości buforowe. 1) Ca2+ NO3- OH- = pH ↑ sól fizjologicznie zasadowa 2) NH4+ SO42- = pH ↓ sól fizjologicznie kwaśna AZOT FUNKCJE:1. strukturalna - aminokwasy, aminy, peptydy- białka strukturalne, fosfolipidy (np. cholina) błony cytoplazmatyczne 2. synteza białek - kwasy nukleinowe DNA, RNA 3. fotosynteza i oddychanie:- chlorofil- przenośniki protonów i elektronów (NAD, F AD, cytochromy) faza świetlna fotosyntezy, łańcuch oddechowy- ATP nukleotydy purynowe i pirimidynowe- CoA 4. metabolizm rośliny- białka enzymatyczne- koenzymy metabolizmu węglowodanów i tłuszczowców- CoA- ADP, ATP5. wzrost roślin- auksyny, cytokininy (biosynteza i dystrybucja)6. związki specyficzne- alkaloidy, witamina B 7. związki zapasowe - np. warstwa aleuronowa ziarniaków zbóżFOSFOR FUNKCJE:1. strukturalna- fosfolipidy (lecytyna) błony cytoplazmatyczne2. fotosynteza - faza świetlna ATP, NAD P - faza ciemna - estry fosforanowe cukrów- karboksylaza RuBP- transport asymilatów z chloroplastów do cytoplazmy3. oddychanie- glikoliza - estry-P cukrów, acetylo-CoA - cykl Krebsa NADP, FAD- łańcuch oddechowy przenośniki H+ i e NAD, NADP, FAD, FMN, kumulacja energii ATP4. aktywny transport jonów i związków organicznych- przez membrany komórkowe (ATP-aza)- pobieranie i transport w roślinie (ATP)5. metabolizm związków organicznych- cukrów - estry-P (ATP)- tłuszczowców - CoA, NAD, NADP- białek - redukcja NO3- NH4+ NADH2 biosynteza aminokwasów ATPkwasy nukleinowe6. wzrost roślin - cytokininy, auksyny7. związki zapasowe - fityna (nasiona zbóż)POTAS FUNKCJE:1. katalityczna = aktywator enzymów (ADP ATP i innych)- fotosynteza - fosforylacja fotosyntetyczna- oddychanie - fosforylacja oksydacyjna- biosynteza złożonych cukrowców (skrobia) i białek (RuBP-karboksylaza)2. gospodarka wodna - regulacja, wzrost uwodnienia
- regulacja stopnia otwarcia aparatów szparkowych dyfuzja pary wodnej - transpiracjadyfuzja CO2 i O2 - fotosynteza i oddychanie- aktywne i bierne pobieranie H2O przez roślinę 3. transport asymilatów z donorów do akceptorów (przez floem) i dystrybucja asymilatów (plon)4. wzrost roślin - auksyny, gibereliny, cytokininy5. odporność na patogeny i szkodniki- wyższa zawartość złożonych cukrowców (skrobia) i białek wyższa odpornośćWAPŃ FUNKCJE:1. strukturalna- pektyniany Ca - blaszka środkowa,- CaCO3 - ściana komórkowa,- mostki wapniowe - Ca - Ca - struktura membran(selektywna przepuszczalność) i białek enzymatycznych2. gospodarka wodna - regulacja (spadek) uwodnienia komórek (zamykanie szparek)3. regulacja rzepuszczalności błon - transport przez membrany komórkowe- struktura membran komórkowych- aktywny transport = mediator sygnałów z błon do wnętrza komórki (Ca + specyficzne białko kalmodulina) = wpływ na metabolizm i transport do komórki - aktywacja kanałów jonowych4. katalityczna - ATP-aza (aktywny transport)5. odporność na choroby - owoce (liście)np. gorzka plamistość jabłek, zgnilizna owoców pomidorów, brunatnienie liści sałaty, brukselki - przy niedoborze6. związki zapasowe - fityna MAGNEZ FUNKCJE: 1. katalityczna = aktywator wielu enzymów- fotosynteza - fosforylacja fotosyntetyczna- oddychanie - fosforylacja oksydacyjna- glikoliza- cykl Krebsa- metabolizm związków organicznych - synteza białek, tłuszczowców, węglowodanów, kw. nukleinowych, ATP2. strukturalna- pektyniany Mg - blaszka środkowa- mostki - Mg - Mg - stabilizacja struktur komórkowych- chlorofil fotosynteza- rybosomy - stabilizacja struktury (synteza białek)3. gospodarka wodna - regulacja (obniżenie) uwodnienia komórek4. związki zapasowe - sole Mg kwasu fitynowego = fityna - sól wapniowo-magnezowa estru fosforanowego inozytolu (nasiona zbóż). ŻELAZO FUNKCJE:1. metaboliczna = składnik enzymów transportujących elektrony (reakcje oksydo-redukcyjne)- fotosynteza - ferredoksyna, cytochromy (faza świetlna fotosyntezy)- oddychanie - cytochromy, oksydaza cytochromowa, peroksydaza (łańcuch oddechowy)
2. katalityczna- aktywator enzymów w biosyntezie chlorofilu ( fotosynteza)- udział w redukcji azotanów (wiązanie N atmosferycznego)- biosynteza białekSIARKA FUNKCJE :1. strukturalna- aminokwasy cysteina, cystyna, metionina- peptydy - glutation- białka strukturalne- mostki -S-S- stabilizacja przestrzennej struktury białek2. metaboliczna i kataboliczna- aktywność enzymów (struktura białek enzymatycznych, koenzymy)- glutation - reakcje oksydo-redukcyjne, koenzym (przemiany cyklu Krebsa)- acetylo-CoA (aktywny octan) cykl Krebsa, utlenianie kwasów tłuszczowych- witaminy - biotyna (H), tiamina (B) - koenzymy3. fotosynteza . ferredoksyna (faza świetlna fotosyntezy) 4. związki specyficzne (grupy rodankowe - N=C=S - ), olejki gorczyczne (gorczyca, czosnek, chrzan)MAGNEZ ( Mg )Pierwiastek RUCHLIWY OBJAWY: Widoczne miejscowo na liściach starszych.Liście - chloroza plamkowata, plamy nekrotyczne, zaczerwienienia, nerwy liściowe zielone.Rośliny jednoliścienne - pasiaste.Rośliny dwuliścienne-mozaikowe.Łodyga - słaba i cienka.WYSTĘPOWANIE: l. Funkcja strukturalna - pektyny2. Uwodnienie koloidów3. Fotosynteza :a) chlorofil b) aktywacja enzymów fosforylacji fotosyntetycznej .4. Oddychanie : a) aktywacja enzymów fosforylacji oksydacyjnej, glikolizy, cyklu Krebsa.5. Metabolizm związków organicznych synteza białek, tłuszczów, węglowodanów.6. Nasiona - fityny.PRZYSWAJALNOŚĆ:Mg2+ - kompleks sorpcyjny w glebie, rozpuszczalny, łatwo wymywany z glebyZAWARTOŚĆ: W tkankach roślin. ok.5 mg Mg / 1g s.m.ŻELAZO (Fe) Pierwiastek MAŁO RUCHLIWY OBJAWY: Widoczne na liściach młodych. Chloroza blaszki pomiędzy żyłkami (kolor cytrynowo-żółty), nerwy liści-zielone, nekroza na brzegach iścia.WYSTĘPOWANIE:l. W fotosyntezie - synteza chlorofilu, ferredoksyna, cytochromy.2. Oddychanie - cytochromy, oksydaza cytochromowa, peroksydaza.3. Reakcje oksydo-redukcyjne.4. Synteza białek. PRZYSWAJALNOŚĆ:Zależy od pH gleby. Przy odczynie kwaśnym przyswajalność wyższa.Fe2+ ze związkami organicznymi tworzy kompleksy chelatowe(EDTA - kwas wersenowy + Fe) łatwo przyswajalne i transportowane.Fe3+, Fe(OH)2 - słabiej przyswajalne.ZAWARTOŚĆ:
W liściach ok. 0,1 mg Fe / 1g s.m.SIARKA (S)PIERWIASTEK MAŁO RUCHLIWYOBJAWY:Widoczne na liściach młodych. Pąki wierzchołkowe - żywe. Chloroza liści młodych - blaszek i nerwów. Łodygi - cienkie i słabe.
WYSTĘPOWANIE:1.Białka grupy SH , -S-S-; aminokwasy; peptydy ( glutation )CoA; ferredoksyna (proces fotosyntezy )2. Pierścienie heterocykliczne tiamina (witamina B1), biotyna 3. Grupy rodankowe -N=C=S- olejki gorczyczne (gorczyca, czosnek, chrzan).
PRZYSWAJALNOŚĆ:1. SO42- - słabo wiązany przez koloidy glebowe.2. Formy organ. - utleniane i mineralizowane do SO42- przez mikroorganizmy. 3. Forma SO2 dobrze przyswajana przez liście. ZAWARTOŚĆ: W tkankach roślinnych 2-5 mg S / 1g s.m. AZOT (N)
Pierwiastek RUCHLIWY OBJAWY: Widoczne na liściach starszych. Silnie zahamowany wzrost. Liście jasnozielone, dolne żółte szybko brązowieją i usychają. Łodyga krótka i słaba. Korzenie - cienkie, długie. WYSTĘPOWANIE: l. Aminokwasy - białka struktural. zapasowe i enzymatyczne. 2. Pierścienie pirolowe - chlorofil pirymidynowe i purynowe DNA,RNA,ATP, NAD, FAD. Regulatory wzrostu - auksyny, cytokininy, wit. B, alkaloidy. 3. Zasady amoniowe - fosfolipidy (np. cholina w lecytynie-membrany) PRZYSWAJALNOŚĆ: Forma azotanowa - NO3- - pH lekko kwaśne.Forma amonowa NH4+ -pH obojętne, słabo zasadowe. Trudniej przyswajalna. Związki organiczne - nieprzysw. (obornik, kompost) Mocznik (przysw. - ureaza) Przyswajal. zależy od: nitryfikacji, zawart . O2 w glebie, warunków świetlnych roślin. ZAWARTOŚĆ: W tk. roślin. 20- 40mg N / lg s.m.FOSFOR (P) Pierwiastek RUCHLIWY OBJAWY: Widoczne na liściach starszych. Liście ciemnozielone, czerwonofioletowe (synteza antocjanów). Dolne liście żółte. Łodyga krótka, słaba. Korzenie cienkie. WYSTĘPOW ANIE l. Nukleotydy a) przenoszące energię (ATP,UTP) b) transp. wodor H+ (oksydo-red) NAD, NADP, FAD, FMN c) przenoszące grupy czynne (CoA) 2. Kwasy nukleinowe. 3. Estry fosforanowe cukrów 4. Fosfolipidy (np. lecytyna) membrany cytoplazmatyczne. 5. Zapasowe związki fosforu -fityna (nasion. zbóż). Przy deficycie P - akumulacja skrobi w chloroplastach. Brak możliwości wykorzystania skrobi nawet w nocy. PRZYSWAJALNOŚĆ: Zależy od pH: Rośnie gdy pH kw. -H2PO4- (rozp) Rośnie gdy pH oboj. -HPO42-Wysoka- pH zas. -PO43- (nierozp.) Optymalne pH wynosi 6-7Obecność Ca - Ca(H2PO4)2 (rozp.) Przyswajalność zależy od: CO2 w glebie i wilgotności gleby. ZAWARTOŚĆ: W tkankach roślin.3-4 mg P/1g s.m. POTAS (K) Pierwiastek RUCHLIWY OBJAWY: Widoczne na liściach starych. Objawy o charakterze miejscowym. Liście niebieskozielone, nekroza międzyżyłkowa, brzegi zasychają i podwijają się. Łodygi słabe i cienkie. Rośliny wyglądają na więdnące. WYSTĘPOWANIE: Funkcja katalityczna (aktywacja enzymów ADP ATP ) 1. Fotosynteza - fosforyl. fotosyn . 2. Oddychanie - fosforyl. oksydac. (ATP wykorzystane do metabolizmu zw. organ.) 3. Odporność na choroby i szkodniki roślin. (mniej zw. rozpuszczalnych) 4. Gospodarka wodna zaopatrzenie w wodę. 5. Ruchy szparek - transpiracja spada wzrost uwod. komórek). Regulacja transp. asymilatów załad. i rozład floemu PRZYSWAJALNOŚĆ: Jony K+ zaabsorbowane przez koloidy glebowe. Konieczność zasilania! ZAWARTOŚĆ:W tkan. rośl. 20 -100 mg K / 1g s.m. WAPŃ (Ca) Pierwiastek MAŁO RUCHLIWY OBJAWY:Widoczne na liściach młodych. Pąki wierzchołkowe zamierają. Liście młode - wierzch. zagięte, brzegi liścia zamierają. Łodyga załamuje się. Korzenie śluzowacenie włośników. WYSTĘPOWANIE: l. Funkcje strukturalne pektyniany Ca- blaszka środkowa, (podziały kom.; kieł. pyłku) CaCO03 - ściana komórkowa, membrany cytoplazm. - Ca - Ca - struktura enzymów. 2. Gospodarka wodna - spadek uwodnienia (występowanie suchej zgnilizny owoców). Regulacja przepuszczalności błon cytoplazmatycznych (kanały jonowe). Opóźnia starzenie liści. PRZYSWAJALNOŚĆ: Forma wymienna - kompleks sorpcyjny. Forma CaCO3 - łatwo przysw. dwuwęglany np. Ca(HCO3)2 Dobrze wpływa na strukturę gleby. Wpływ pH: pH kw. spada przysw. Ca, wymywany - koniecznoś wapnowania! ZAWARTOŚĆ: W tkan. roślin. 5-30 mg Ca / 1g s.m.
Pomiar oddychania - metoda fotometryczna. Polega na pomiarze za pomocą analizatora gazowego zmian stężenia CO2 w powietrzu wchodzącym do kamery z rośliną i opuszczającym tę kamerę. Parametrem mierzonym jest absorpcja podczerwonego promieniowania która jest uzależniona od ilości CO2 w kuwecie pomiarowej. Promieniowanie podczerwone emitowane przez lampę zostaje skierowane przez zwierciadła do kuwet, kontrolnej wypełnionym gazem nie pochłaniającym CO2 i pomiarowej przez która przepływa powietrze, w którym asymiluje roślina a następnie do dwóch części detektora D1 i D2. Promieniowanie podczerwone docierające do D2 poprzez kuwetę kontrolną powoduje nagrzanie i rozszerzenie się znajdującego się w tej części odbiornika gazu i wygięcie elastycznej membrany. Wiązka promieniowania podczerwonego przechodząca przez kuwetę pomiarową dochodzi do drugiej części detektora D2 częściowo osłabiona ponieważ CO2 znajdujące się w powietrzu w kuwecie pomiarowej częściowo je pochłonie. Gaz znajdujący się w D1 będzie się mniej rozszerzać. Ciśnienie w D1 a tym samym ruch membrany będzie zależeć od stężenia CO2 w kuwecie pomiarowej. Membrana tworzy okładkę ruchomą kondensatora elektrycznego. Druga okładka jest nie ruchoma. Podczas ruchu membrany będzie się zmieniać odległość okładek a tym samym pojemność kondensatora. Zmiany pojemności powodują zmiany w przepływie prądu ,a odpowiednio wzmocnione przez wzmacniacz mogą zostac odczytane na skalibrowanej skali aparatu jako stężenie CO2 wyrażone w ppm lub %objętościowych. Analizator gazowy może pracować w układzie zamkniętym ,otwartym lub dyferencyjnym.
Pomiar oddychania - metoda fotometryczna. Polega na pomiarze za pomocą analizatora gazowego zmian stężenia CO2 w powietrzu wchodzącym do kamery z rośliną i opuszczającym tę kamerę. Intensywność oddychania: Rd lub Pn = L * [∆c] / 3600 * 22,4 * A gdzie: Rd (Pn) - intensywność oddychania w mol CO2*m-*2s-1; L - przepływ powietrza w dm3*h-1; ∆c - różnica stężenia CO2 w powietrzu dopływającym do kuwety bez rośliny i w jej obecności w l*l-1; A - powierzchnia asymilacyjna badanego organu lub całej rośliny w m2.
Oddychanie- utlenienie biologiczne rozkład substratów w obecności tlenu i kumulacja energii w postaci ATP Ćw.1 Zróżnicowanie intensywności oddychania (metoda fotometryczna = analizator gazów w podczerwieni).
Gazy dwuskładnikowe (zbudowane z 2 pierwiastków) mają zdolność adsorpcji promieniowania podczerwonego = cieplnego. Pochłaniając to promieniowanie gazy te powiększają swoją objętość. Takiej właściwości nie mają gazy zbudowane z jednego pierwiastka. Za pomocą analizatora gazów pracującego w układzie zamkniętym można oznaczyć intensywność wydzielania CO2 przez różne organy(np. jak w cw. Nasiona such nasiona napeczniale i nasiona kiełkujące). Nasiona suche-intensywność oddychania minimalna, ograniczają do minimum oddychania by nie było strat materiałów zapasowych. Nasiona napęczniałe- w 1fazie kielkowania nasiona pobieraja H2O uruchamiają hydrolizę dyfuzja tlenu( najpierw oddychanie beztlenowe poniżej tlenowe) Nasiona kiełkujące- potrzebna do wzrostu substraty oddechowe i energia dlatego występuje u nich intensywniejsze oddychanie. Wraz ze starzeniem intensywność oddychania jest coraz mniejsza. Intensywność oddychania wyrażamy wzorem:Rd=(Ck- Cp)*Vn/ t(s)* sztuk nasion. Otrzymane wyniki wyrażamy w umolachCO2*m-2*s-1 Ćw.2 Wpływ temperatury na intensywność oddychania tlenowego Podkiełkowane nasiona w doświadczeniu poddaliśmy tem. Z zakresu 5-55. W tem. 35 intensywność oddychania była nawieksza- jest to optymalna temp. dla tego procesu. W tem. Maksymalnej 55 nastapila denaturacja i brak możliwości innych przemian .Temp minimalna w cw. 5 zalezy od strefy klimatycznej i pory roku intensywność oddychania jest bardzo niska. Temp minimalna jest rozna w naszym klimacie przyjmujemy 0-1 C. Wraz ze wzrostem temp. intensywność oddychania rosnie az do 35 C a pozniej znowu maleje. Wpływ temperatury: optymalna = 35stC, maksymalna = ok. 50stC (gwałtowne obniżenie intensywności procesów), minimalna = kilka stopni powyżej 0stC.
Prawo van Hoffa - wzrost temperatury o 10stC powoduje przyspieszenie reakcji od 2 do 2,5 raza. Temperaturą optymalną dla fotosyntezy dla większości roślin uprawnych jest 25stC. Fotosynteza musi dominować nad oddychaniem. Jeśli rośliny będą uprawiane w zbyt wysokich temperaturach to należy uważać, żeby gwałtownie nie wzrosło oddychanie. Należy obniżać temperaturę w szklarni w nocy. Abioza - śmierć kliniczna
C6H12O6 + 6O2 6CO2 + 6H2O + 38ATP Chemizm oddychania tlenowego: związki złożone związki proste (hydroliza)
cukry proste pirogronian (glikoliza - cytoplazma)
pirogronian acetylo CoA (oksydacja dekarboksylacja - membrany mitochondriów) utlenianie acetylo CoA i rozpad substratu na CO2 i H2O (cykl Krebsa - matrix mitochondriów) utlenianie końcowe = łańcuch oddechowy powstawanie ATP (przenośniki e - membrany mitochondriów)
Pirogronian: -dekarboksylaza pirogronianowa aldehyd octowy fermentacje -oksydaza pirogronianowa acetylo CoA oddychanie tlenowe
Fermentacje beztlenowe: -alkoholowa C6H12O6 2C2H5OH + 2CO2 + 2ATP -mleczanowa C6H12O6 2CH3-CHOH-COOH + 2ATP Substraty oddechowe: tłuszcze (kwas palmitynowy 130 cz.); cukrowce (glukoza 38 cz.); aminokwasy (kwas glutaminowy 23 cz.) Powstawanie ATP - transport elektronów powoduje gradient protonowy w poprzek wewnętrznej błony mitochondrialnej. Umożliwia to biosyntezę z ADP do ATP. Czynniki wpływające na intensywność oddychania: A) wewnętrzne: rodzaj organu, tkanki(mlode aktywne- intensywniej oddychaja); stadium rozwojowe rośliny, organu (na początku sezonu w fazie wzrostu intensywne oddychanie); stopień uwodnienia(uwodnione oddychaja intensywniej); dostępność substratu;
B) zewnętrzne: tlen ok. 21% - oddychanie tlenowe; ok. 10% - ermentacja/tlenowe/; ok. 0-5% - oddychanie beztlenowe ; CO2 - jego wzrost hamuje intensywność oddychania; temperatura; światło(w dzien intensywność oddychania jest mniejsza); jony(aktywatory enzymow deficyt hamuje dalsze reakcje); czynniki stresogenne: H2O stres suszy glebowej, dehydrotacja tkanki, zalanie - warunki anaerobowe, niedobór składników mineralnych, infekcje patogenów i inwazje szkodników, zranienia. Rola procesu oddychania: 1) dostarczanie energii: *chemiczne - zmagazynowanie w ATP i innych koenzymach wysokoenergetycznych wykorzystywana do: 1)biosyntez produktów końcowych, 2)aktywnego pobierania składników pokarmowych, 3)aktywnego transportu jonów, 4)utrzymywania struktur komórkowych głównie błon białkowo-lipidowych i potencjałów lektrochemicznych, 5)resyntez składników strukturalnych, 6)utrzymywanie aktywności metabolicznej; 1-3 oddychanie wzrostu; 4-6 oddychanie podtrzymujące-zachowawcze *cieplne *elektryczne - zużywana do zjawisk bioelektrycznych *mechaniczne - zużywana do ruchów roślin *świetlna - zużywana do zjawiska bioluminiscencji; 2) dostarczanie związków pośrednich do różnych szlaków metabolicznych. Stres- zmiana funkcji organizmu w odpowiedzi na czynnik stresowy uzalezniona od czasu trwania i natężenia bodźca. Początkowa rekacja na stres krótkotrwały jest wzrost oddychania bo potrzeban jest reakcja obronna. Długotrwały stres- wyczerpania substratow oddechowych, obniżenie intensywności oddychania. Cw.1 Wpływ zasolenia na kielkowanie i wzrost siewek. Stres zasolenia- nieprawidlowa ochrona roślin zbyt duzo nawozow i srodkow ochrony solenie zima. Halofity- sa odporna na wysoki stopien zasolenia. Glikofity- rośliny uprawne sa wrażliwe. W wypadku tego stresu nakładają się dwa czynniki- toksyczność pierwiastkow i deficyt H2O. Rośliny odporne staraja się nie pobierac soli bądź gromadzic ja w pewnych rejonach komorki lub wydzielac ja specjalnymi otworami. Zahamowane pobieranie wody przez rośliny lupina przy większych stężeniach NaCL.Wzrost zasolenia odbija się tez na wzroście siewek -zachamowane podzialy i wzrost elongacyjny zahamowany wzrost czesci nadziemnych i korzeni.W cw zastosowano 60 i 120 stezenie soli co sopwodowala efekt inhibicyjny który nasilal się wraz ze wzrostem zasolenia.
Cw.2 Konduktrometryczna metoda oceny stopnia uszkodzen mrozowych.
W cw. Gałązki derenia poddaliśmy następującym temp. pokojowa lodowka 5 zamrazarka -10 -18. W niskich temp. zmienia się struktura blon zmiejsza się ich przepuszczalność powinno wiecej wyciec elektrolitow czyli elektro przewodnictwo wzrasta zanika selektywność blon. Uszkodzenia mrozowe związane sa z deficytem wody. Nastepnie gałązki poddane były gotowaniu co spowodowala maksymalne uszkodzenia zabicie tkanki- całkowity wyciek elektrolitow wzrost elektroprzewodnictwa. Cw.3 Badanie odporności roslim na deficyt wody Stres suszy-deficyt wody. Wyróżniamy dwie grupy roślin odpornych na deficyt wody: Kserofity- tolerancja na stres-ograniczaja parowanie np. sosna pelargonia- maja pogrubiona blyszczaca skorke kutner i wloski. Sukulenty-unikają stresu- gromadza wode i unikaja deficytu np. aloes. Pszenica, kukurydza-mlode liscie potrzebuja wody maja cienka skorke brak zabezpieczenia przed parowaniem utrata wody stosunkowo najwieksza.
Cw.4 Wplyw ołowiu. Pod wpływem ołowiu korzonki traca wode i zamieraja maleje ich długość. Fasola jest stosunkowo wrazliwa w przeciwieństwie do kukurydzy która jest stosunkowo odporna. Rośliny posiadaja mechanizm odporności- rośliny staraja się przytrzymac olow w ścianach lub starszych czesciach roślin bądź w wakuoli. Stres solny- nadmierne stężenie soli min. w podłożu Efekt stresu: *zaburzenie pobierania H2O *zatrucie jonami Na+Cl-(gdy zwiększone pobieranie jonów= toksyczność) *naruszenie równowagi jonowej-stres osmotyczny-dezintegracja membran,blokada kanałów jonowych,zaburzenia ruchu ap.szparkowych,inaktywacja ATP-azy *spada aktywność enzymów regulowanych przez potas(synteza białek,kw.nukleinowych) *spadek asymilacji CO2 *rośnie oddychanie,większe zapotrzebowanie na energię *zmiany w transporcie i dystrybucji asymilatów(akumulacja asymilatów w liściach,zahamowany eksport) *zachamowanie wzrostu szczególnie najmłodszych części roślin Mechanizmy odporności *obniżenie pobierania jonów *tolerancja na pobieranie jonów(akumulacja Na w liściach;K w pędach;wydzielenie nadmiaru przez korzenie;akumulacja w wakuoli;gruczoły wydzielnicze) Mechanizmy adaptacyjne:*adaptacje osmotyczne(utworzenie równowagi osmot. Wakuola/cytoplazma) *indukcja specyficznego białka OSMOTYNA (ABA-mRNA) *zmiany w zawartości hormonów *zmiany w składzie lipidów w membranach Stres mrozowy-działanie temp. mrozowych powoduje deficyt wody w kom. Wynikający z przepływu wody zgodnie z gradientem potencjału wody, przez błone komórkowa do ściany kom. I przestrzeni miedzykom.
Objawy stresu: *zamarzanie wody w komórce lub w przestworach międzykom. *zmiany fazy lipidów i zawartości białek w błonach kom. *denaturacja lub dysocjacja białek *zachamowanie fotosyntezy *wzrost intensywności oddychania Mechanizm odporności-zabezpieczenie kom. Przed krystalizacja wody w jej wnętrzu= minimalizacja ośrodków krystalizacji lodu. Mechanizmy adaptacyjne: *wzrost przepuszczalności błon dla H2O *wzrost zawartości H2O związanej, spadek temp. zamarzania *zmiany w zawartości cukrów *hydroliza białek *wzrost zaw.kompleksów cukry+ białka *zmiany w zawartości regulatorów wzrostu Stres wywołany ołowiem: *zaburzenia w tworzeniu chloroplastów *spadek fotosyntezy *spadek aktywności PS I *spadek aktywności PS II *spadek transpiracji *wzrost oporów szparkowych *zaburzenia wymiany gazowej Stres wodny
Błony kom.: *odwodnienie kom. *zmiany w strukturze białek i lipidów *wzrost przepuszczalności błon *spadek aktywności enzymów Fizjologia komórki: *spadek transpiracji,wzrost ABA- zamykanie ap.szparkowych *spadek fotosyntezy *niewielkie zmiany intensywności oddychania mitochondrialnego *wzrost fotooddychania *zmiany w metabolizmie: zahamowanie syntezy i stymulacja rozkładu skrobi, wzrost syntezy sacharozy *spadek turgoru = więdnięcie roślin *ograniczenie wzrostu części nadziemnej rośliny *rozbudowa systemu korzeniowego Reakcje fizjologiczne na stres wodny: *odbiór sygnału przez korzenie *obniżenie turgoru, regulacje osmotyczne *obniżenie potencjału wody w liściu *zmniejszenie przewodności szparkowej (dla CO2) *obniżenie stężenia CO2 w komórkach liścia *obniżenie intensywności fotosyntezy Reakcja na stres suszy-mechanizm odporności:
+wzrost stężenia soku kom: wzrost niskocząsteczkowych ubst.rozpuszczalnych w wodzie -aminokwasy,kwasy org.
-sorbitol -K+, prolina osmotyna, specyficzne białka stresowe, inne związki czynne biologicznie +zmiany w zawartości regulatorów wzrostu
- spadek cytokininy, gibereliny
-wzrost ABA(zamykanie szparek, zmiany w przepuszczalności membran)