FIZJOLOGIA ROŚLIN wykład 3

Mineralne żywienie roślin

Pierwiastki niezbędne: roślina nie może bez nich przeżyć cyklu życiowego od kiełkowania do wydalania nasion; ich brak powoduje zaburzenie procesów życiowych

Makroelementy: powyżej 0,1% suchej masy – P, N, S, K, Ca, Mg

Mikroelementy : 1000 razy mniejsza zawartość – Fe, Mn, Cu, Zn, B, Mo, Ni, Cl( w starszych książkach nie ma)

Funkcje pierwiastków w roślinie:

-budulcowa ( N,S,P,Mg)

-aktywacja enzymów(mg, Mn, K)

-wpływ na właściwości błon komórkowych

-transport elektronów ( Fe, Cu)

-przekazywanie sygnałów (Ca, tl, azotu)

-osmoregulacja ( K )

Objawy chorobowe ( wywołane brakiem składników mineralnych)

-zahamowanie wzrostu

-chlorozy

-nekrozy ( martwica)

- Zabarwienie łodygi, liści ( wzmożona synteza antocyjanów, fioletowa barwa)

-zaburzenia w rozwoju owoców i nasion

Lokalizacja niedoborów

- zależy od ruchliwości pierwiastka ( możliwa reutylizacja)

-pierwiastki mobilne: K, N, P, Mg – w przypadku niedoboru objawy chorobowe pojawiają się na starszych organach

-pieriastki niemobilne : Ca, Fe, B, Cu, S – w przypadku niedoboru objawy niedoboru pojawiają się na młodych liściach

Żelazo jest potrzebne do syntezy chlorofil, jest mało mobilne i starsze są lepiej zazielenione a młodsze mają mniej chlorofilu

Objawy niedoboru azoty:

-silnie zahamowany wzrost pędu i korzeni

-pędy krótkie i cienkie

-liście małe, przedwcześnie odrzucane-

-niewiele pędów bocznych

-ograniczone kwitnienie

-liście bladozielone ( chlorozy), przybierające odcień pomarańczowy

-rośliny wątłe i cienkie

-długi korzeń ( stara się sięgać do głębszej warstwy by sięgać azot)

Azot może ulegać reutylizacji. Siarka nie jest mobilna i u nich młode liście są nierozwinięte, natomiast u azotu młode liście są dobrze zmineralizowane i jest mobilny. Może być na egzaminie albo kole

Asymilacja azotu

Formy azotu dostępne dla roślin

-azot związków mineralnych NH4+ i NO3- powszechne źródła azotu

-azot atmosferyczny N2( dostępny tylko dla roślin współżyjących z bakteriami wiążącymi N2)

-azot związków organicznych ( dostępny tylko dla roślin należących do grupy owadożernych)

Pobieranie NO3-

Azotany pobierane są aktywnie ( symport z H+) za pośrednictwem dwóch typów białek

- transportera o niskim powinowactwie do azotanów(LATS) – wysokie stężenie

-transportery o wysokim powinowactwie do azotanów(HATS) – niskie stężenie

Dystrybucja i metabolizm NO3-

Redukcja jonów azotanowych do jonów azotynowych, transport przez nośniki do plastydów i redukcja do amonów i włączenie do struktury organiczne.

Azotyny są toksyczne w nadmiarze, szybka dystrybucja.

NO3- + NADH + H+

NO2- + NAD+ + H2O reduktaza azotanowa NR

Zdjecie wiązania

Homodimer ale lepiej Homotetramer. Wszystkie elementy mogą ulegać utlenieniu.

Reduktaza azotanowa jest ściśle kontrolowana. Regulacja tego białka jest za pomocą fosforylacji i to prowadzi do redukcji azotanów czyli hamije reduktazę azotanową i przyłączenie białka 33, a defosforylacja tego białka aktywuje go.

Redukcja azotynów do jonu amonowego

NO2- + ferredoksyna ( zredukowana) NiR NH3 + ferredoksyna (ox)

Aby doszło do redukcji musi być ferredoksyna.

Włączanie NH4+ do związków organicznych ( właściwa asymilacja azotu ) cykl GS/ gOGAT

GS-syntetaza glutaminowa

GOGAT – syntaza glutaminianowa

2-oksyglutaran dehydrogenaza glutaminian

Redukcyjna aminacja - tylko u roślin pobierających jony amonowe

Transaminacje

Azot atmosferyczny N2

Pierwszy etap procesu wiązania azotu atmosferycznego czyli rozbicie trwałego wiązania w cząsteczce N2 jest silnie endoergiczny ( wymaga bardzo dużego bakładu energii) współpracuje z bakteriami, bakterie heterotroficzne rozwiązały problem przyswajania cukrów w symbiozie z roślinami motylkowymi.

Schemat infekcji i powstania brodawek:

-wydzielanie przez orzenie roślin wyższych specyficznych substancj z grupy flawonoidów

-aktywacja bakteryjnego białka Nod ( czynnik transkrypcyjny), który indukuje ekspresję genów Nod kodujących enzymy syntetyzujące tzw, czynnik Nod.

Geny Nod koduja białka zaangażowane w wytwarzanie i transport specyficznych cząsteczek sygnałowych zwanych czynnikami Nod, które inicjują organogenezę brodawek.

Czynnik nod ( lipichityno – oligosacharyd)

- czynnik Nod indukuje infekcję włośników korzeniowych, tworzenie brodawek, ekspresję bakkterioidowych genów kodujących Nitrogenazę oraz ekspresję genów roślinnych kodujących tzw. Noduliny

Roślina musi ją wytw, by wyłapywać tlen ze środowiska by ten proces mógł zachodzić. Różowe zabarwienie.

1.Infekcja i wzrost nici infekcyjnej – do komórek miękiszowych kory mierwotnej korzenia bakterie dostają ię przez specjalną strukturę – nić infekcyjną utworzoną z materiału ściany komórkowej.

2. Uwalnianie bakterii z nici infekcyjnej i tworzenie brodawki

Schemat redukcji przez nitrogenazę – następuje „głęboka” redukcja

Nitrogenaza bardzo wrażliwa ta tlen i musi być hemoglobina obniżająca stężenie tlenu. Zbudowana z reduktazy nitrogenazy( żelazo – proteina, może być utlenione, musi być zredukowana ferrydopsyna, ATP ) i właściwej nitrogenazy(molibdeno – żelazo – ferryny). By to doszło na 1 cząsteczkę i jedno wiązanie trzeba 16 cząsteczek ATP. Kofaktor – molibden żelazowy.