Bitkilerden Fosfor Alınması: Topraktan Hücreye

admin

Yönetici
Mesajlar
124
Tepkime puanı
5
Puanları
18
Fosfor, bir bitkinin kuru ağırlığının yaklaşık% 0,2'sini oluşturan, önemli bir makro besin maddesidir. Nükleik asitler, fosfolipitler ve ATP gibi anahtar moleküllerin bir bileşenidir ve sonuç olarak bitkiler bu besleyiciyi güvenilir bir şekilde tedarik etmeden büyüyemez. Fosfor aynı zamanda kilit enzim reaksiyonlarının kontrolünde ve metabolik yolların düzenlenmesinde de rol oynar ( Theodorou ve Plaxton, 1993 ). Azot dan sonra Fosfor, bitki büyümesi için en sık kullanılan ikinci sınırlayıcı makro besindir. Bu güncelleme topraktaki Fosfor a ve bunun bitkilerden alımına, hücre zarları boyunca taşınmasına ve bitki içindeki kompartmantasyon ve yeniden dağılımına odaklanır. Genel olarak benzer mekanizmaların alg ve mantarlarda uygulandığı gösterilmiş olmasına rağmen, daha yüksek bitkilerde Fosfor üzerinde yoğunlaşacağız.

TOPRAKTA FOSFOR

Topraktaki toplam P miktarı yüksek olsa da, genellikle kullanılamayan formlarda veya sadece rizosferin dışında mevcut olan formlarda bulunur. Az sayıda toprak, bitki türlerinin yüksek büyüme oranlarını destekleyecek kadar hızlı Fosfor salmaktadır. Toprağa Fosfor uygulamasının bitki verimliliğini sağlamak için gerekli olduğu birçok tarımsal sistemde, yetiştirilen bir mevsimde bitkilerin uyguladığı Fosfor un geri kazanımı çok düşüktür, çünkü toprakta Fosfor un % 80'inden fazlası hareketsiz hale gelir ve adsorpsiyon, çökeltme veya organik forma dönüşme nedeniyle bitki alımı için kullanılamaz ( Holford, 1997 ).

149
Şekil-1

Toprakda Fosfor organik ve mineral Fosfor gibi farklı formlarda bulunur (Şekil 1 ). Topraklardaki Fosfor un % 20 ila 80'inin, organik formda bulunduğunu vurgulamak önemlidir; bunların fitik asidi (inositol heksafosfat) genellikle ana bir bileşendir ( Richardson, 1994 ). Kalan kısım 170 mineral Fosfor içeren inorganik fraksiyonda bulunur ( Holford, 1997 ). Toprak mikro organizmalar, Fosfor un immobil formlarını toprak çözeltisine salgılarlar ve Fosfor un immobilizasyonundan da sorumludurlar,toprakta Fosfor un düşük mevcudiyeti bitki alımını sınırlar. Potasyum gibi daha fazla çözünebilir mineraller toprağın içinden dökme akış ve difüzyon yoluyla hareket eder, ancak Fosfor esas olarak difüzyonla taşınır. Fosfor difüzyon hızı yavaş olduğundan (10 −12 - 10 −15 m2 s − 1 ), yüksek bitki alım hızları, Fosfor un kök çevresinde tükenmesine sebep olur.


Bitki kök geometrisi ve morfolojisi Fosfor alımını en üst düzeye çıkarmak için önemlidir, çünkü yüzey alan hacmine daha yüksek oranlara sahip kök sistemleri daha büyük bir toprak hacmini daha etkili bir şekilde keşfedecektir ( Lynch, 1995 ). Bazı bitki türlerinde, Fosfor sınırlamalarına cevap olarak kök kümeleri (proteoid kökleri) oluşur. Bu özel kökler, Fosfor ve bazı mikro besin maddelerinin mobilizasyonu ile sonuçlanan toprağı asitleştiren ve metal iyonlarını şelatlayan, yüksek miktarlarda organik asitler (net fotosentezin% 23'üne kadar) verir ( Marschner, 1995 ).


BİTKİYE FOSFOR ALIMI - HÜCREYE FOSFOR ALINIMI


Fosfor un alımı, bitkiler için bir problem teşkil eder, çünkü bu mineralin toprak çözeltisindeki konsantrasyonu düşüktür, ancak bitki gereksinimleri yüksektir. Bitkiler tarafından en kolay erişilen Fosfor şekli, toprak çözeltilerinde konsantrasyonu nadiren 10 ceedsm'yi aşan Fosfor dur ( Bieleski, 1973 ). Bu nedenle, bitkiler, Fosfor un mikromolar konsantrasyonların çözeltilerinden ekstraksiyonu için kök / toprak arayüzünde özel taşıyıcılara ve Fosfor un , konsantrasyonlarının 1000 kat daha yüksek olduğu hücre içi bölmeler arasında membranlar boyunca taşınmasına yönelik diğer mekanizmalara sahip olmalıdır. Fosfor toprakta artık mevcut olmadığında veya yeterli olmadığında, bu değerli kaynağın yeniden dağıtılmasında rol oynayan akış sistemleri de olmalıdır.

Fosfor un çözelti içinde bulunduğu şekli, pH'a göre değişir. H ayrılması için pKs- 3 PO 4 H içine 2 PO 4 - ve daha sonra HPO içine 4 2- sırasıyla 2.1 ve 7.2, bulunmaktadır. Bu nedenle, pH 6.0 altında, en Fosfor tek değerli, H olarak mevcut olacaktır 2 PO 4 - türleri, H ise 3 PO 4 ve HPO 4 2- yalnızca küçük oranlarda mevcut olacaktır. Yüksek bitkilerde Fosfor alımının pH bağımlılığı ile ilgili araştırmaların çoğu alım oranları pH 5.0 ve 6.0, H arasındaki en yüksek olduğunu bulmuşlardır 2 PO 4 - ağırlıkta olmak (Ullrich-Eberius ve diğerleri, 1984 : Furihata ve diğerleri, 1992 ), ki bu Fosfor un tek değerli bir form olarak alındığını göstermektedir.

Normal fizyolojik şartlar altında, sitoplazmada nispeten yüksek Fosfor konsantrasyonu ve bitki hücrelerinin karakteristiği olan negatif membran potansiyeli nedeniyle Fosfor un topraktan bitkiye plazma membranından enerjilendirilmiş taşınması için bir gereksinim vardır. Fosfor alımı için bu enerji gereksinimi, Fosfor alımını hızla azaltan metabolik inhibitörlerin etkileri ile gösterilmiştir. Membran taşınımının kesin mekaniği hala net değildir, ancak Fosfor un bir veya daha fazla protonla birlikte taşınması aşağıdaki gözlemlere dayanarak tercih edilen bir seçenektir.

Fosfor un aç köklerce emilmesi, hem plazma zarının depolarizasyonu hem de sitoplazmanın asitleşmesiyle sonuçlanır ( Ullrich ve Novacky, 1990 ). Depolarizasyon Pi * H basitçe girmediği belirtir 2 PO 4 - ya da HPO 4 2- membran hiperpolarizasyonuna neden olur, her ikisi de. Bu sonuçlardan, Fosfor un pozitif yüklü iyonlarla birlikte taşınması muhtemeldir. Fosfor un Cotransport'u 1 C + / H 2 PO 4 - veya 2 C + / HPO 4 2− 'den yüksek stokiyometri içeren katyon ilenet bir pozitif akıma neden olacak ve bu nedenle gözlenen membran depolarizasyonuna yol açacaktır. Katyon H olması Fosfor taşınmasının ilişkili sitoplazmik asidifikasyon öneriyoruz + , ancak taşınan türler H olsaydı asitleştirme katyon olup olmadığına bakılmaksızın oluşacak 2 PO 4 - sitoplazmaya bir pH-bağımlı ayrışmayı tabi olacağından, HPO 4 2− ve H + . H + cotransport'un doğrulanması için , eş zamanlı veya en azından karşılaştırılabilir Fosfor akısı ölçümleri ve sitoplazmik pH'ta indüklenen değişiklik gerekir. Sitoplazmik tamponlama kapasitesinin tahminleri, Pi-ilişkili H + ' nın hesaplanmasına izin verecektir.

Hayvan hücrelerinde plazma zarı boyunca Fosfor alımı normalde Na + ile nakilini gerçekleştirir . Na-enerjili, yüksek afiniteli Fosfor emme sistemleri siyanobakterilerde ve yeşil alglerde de bulunmuştur. Saccharomyces cerevisiae gibi bazı organizmalarda, hem Na + - hem de H + bağımlı Fosfor alım sistemleri tarif edilmiştir ( Roomans et al., 1977 ). Fosfor un Na + 'ya bağımlılığı henüz daha yüksek bitkilerde gösterilmemiştir, ancak bunun nedeni kısmen de olsa, az sayıda çalışma bu olası enerjili Fosfor alımı modunu gerçekten test etmiş olmasıdır.


SONUÇ OLARAK

Fosfor un bitki büyümesi için gerekli ve çoğunlukla sınırlayıcı bir besin maddesi olduğu düşünülürse, bitkilerde Fosfor alımı ve taşınmasının birçok yönünün tam olarak anlaşılmaması şaşırtıcıdır. 31P-NMR çalışmaları, Fosfor un canlı bir hücrede nerede dağıldığının bir resmini vermiştir, kinetik çalışmalar, plazma membranının ve tonoplast Fosfor taşıyıcılarının genel fonksiyonel özelliklerini açıklamıştır ve moleküler çalışmalar, farklı olarak fosfat taşıyıcıları kodlayan çoklu genlerin varlığını doğrulamıştır. olarak ifade edilmiştir. Belki de bu alandaki kavramsal anlayışımızdaki bir sonraki önemli sıçrama, fosfat taşıyıcıların işlevinin kapsamlı bir resmini sağlamak ve bu onların mekansal ve zamansal ifadelerinin kontrolünün bitkinin değişen çevresel koşullarla nasıl başa çıkmasına izin verdiğini sağlamak için bu tekniklerin entegrasyonundan gelecektir. .

Değinilmesi gereken son bir konu, toprak Fosfor konsantrasyonunun bitki fizyologları tarafından genellikle göz ardı edilmiş olmasıdır. Bitkilerin 1 mm Fosforda yetiştirildiği, genellikle tarımsal veya doğal ekosistemlerde Fosfor konsantrasyonlarının bitkilerden 100 kat daha yüksek olabileceği deneyler bulmak yaygındır. Bitkilerin Fosfor u topraklardan nasıl aldıklarını ve iç Fosfor konsantrasyonlarını nasıl düzenlediklerini tam olarak anlamak için, bitkiler tarafından Fosfor alımı ile ilgili gelecekteki çalışmalar, Fosfor konsantrasyonunun her zaman düşük olduğu ve toprak mikroflorasının hem toplama hem de mobilizasyonu etkilediği toprak koşullarını daha yakından taklit etmelidir.

Bu içerik Tarimdanismani.com tarafından üretilmiştir. Tarimdanismani.com belirtmiş olduğu Kullanım ve Şartlar bağlı kalmak kaydıyla kullanabilirsiniz.
 

Üst