Питательные вещества растений

После углерода, водорода и кислорода азот играет ключевую роль как основной структурный компонент растений. Он выполняет структурную роль вместе с углеродом, водородом, фосфором и серой.

Азот используется для синтеза различных азотистых растительных соединений, таких как белки, нуклеотиды, порфирины и алкалоиды. Восстановление азота до аммония (NH4) необходимо для его включения в органические соединения с целью выполнения различных метаболических функций. Это включает в себя нитратредуктазу, которая восстанавливает NO3 до NO2 и дополнительное восстановление NO2 до NH4 с помощью нитритредуктазы.

Аминокислоты, пептиды, амиды, уреиды и амины — это низкомолекулярные органические азотистые соединения. Макромолекулярные органические азотистые соединения включают белки, нуклеиновые кислоты, коферменты, вторичные продукты и мембраны.

Фосфор выполняет структурную функцию как компонент биомембран и нуклеотидов. Он является значительным липидным компонентом растительных мембран, встречающимся в форме фосфолипидов, т.е. фосфатидилхолина. Фосфолипиды формируют центральные гидрофобные барьеры клеточной мембраны.

Калий поглощается растениями на очень высоком уровне из-за высокой проницаемости растительных мембран для K+. Он характеризуется большой подвижностью внутри всего растения и транспортируется к более молодым тканям.

Кроме того, калий играет важную роль в устойчивости растения к различным биотическим и абиотическим стрессам, включая патогены, нехватку воды, осмотический и тепловой стресс. В зерновых культурах калий известен своей способностью обеспечивать механическую прочность соломины. Калий также повышает устойчивость растений к патогенным грибам, нематодам и другим микроорганизмам.

Сера поглощается растениями, в основном, из почвы в форме сульфата (SO₄²⁻) и затем ассимилируется в ряде органических соединений.

Сульфат немедленно интегрируется в сульфолипиды, полисахариды, глюкозинолаты и определенные фитогормоны. Сера защищает от токсического накопления тяжелых металлов с помощью фиточелатов. Сера связывается с железом для образования железо-серовых кластеров (Fe-S), которые составляют неотъемлемую часть нескольких железосодержащих белков.

Кальций находится в растительных тканях в форме Ca²⁺, CaCO₃, Ca₃(PO₄)₂ и CaC₂O₄. Поглощение Ca²⁺ происходит очень медленно, так как он усваивается только молодыми кончиками корней. Поглощение является пассивным процессом и подавляется из-за присутствия K⁺ и NH₄⁺. Низкий уровень кальция сохраняется в цитоплазме, чтобы предотвратить неблагоприятные взаимодействия с другими ионами питательных веществ (PO₄³⁻, Mg²⁺) и инактивацию ферментов.

Кальций выполняет роль структурного компонента клеточных стенок, поскольку он имеет высокую концентрацию в клеточной стенке (апоплазме). Кальций играет важную роль в клеточном расширении. Рост корней подавляется из-за дефицита кальция. Развитие и направление пыльцевой трубки контролируются экстрацеллюлярным градиентом кальция. Кальций присутствует в очень небольших количествах в цитоплазме, что важно, так как кальций ингибирует ферменты в цитоплазме и хлоропластах.

Несмотря на то что магний (Mg²⁺) в изобилии присутствует в почечном растворе, он усваивается растениями в концентрациях значительно ниже, чем другие катионные микроэлементы.

Это объясняется сильной конкуренцией катионов при поглощении и отсутствием транспортёров магния в плазмолемме. Несколько ферментов активируются магнием. Важная роль магния заключается в загрузке и разгрузке сахара в флоэме.

Растения с дефицитом магния показывают увеличенное накопление сахаров в листьях.