โภชนาการของพืช: ธาตุอาหารหลัก, ธาตุอาหารรอง, ข้อบกพร่อง - ชีววิทยา - 2026

ธาตุอาหารพืชเป็นชุดของกระบวนการทางเคมีโดยที่สารอาหารที่สกัดจากชั้นพื้นดินที่ได้รับการสนับสนุนการเจริญเติบโตและการพัฒนาของอวัยวะ นอกจากนี้ยังอ้างอิงเป็นพิเศษเกี่ยวกับประเภทของแร่ธาตุอาหารที่พืชต้องการและอาการของการขาด

การศึกษาโภชนาการของพืชมีความสำคัญอย่างยิ่งสำหรับผู้ที่รับผิดชอบในการดูแลและบำรุงรักษาพืชผลทางการเกษตรเนื่องจากเกี่ยวข้องโดยตรงกับมาตรการผลผลิตและผลผลิต

หว่านด้วยข้าวโพด (ที่มา: pixabay.com/)

เนื่องจากการปลูกผักเป็นเวลานานทำให้เกิดการสึกกร่อนและการเสื่อมสภาพของแร่ธาตุความก้าวหน้าอย่างมากในอุตสาหกรรมการเกษตรจึงเกี่ยวข้องกับการพัฒนาปุ๋ยซึ่งองค์ประกอบของมันได้รับการออกแบบอย่างรอบคอบตามข้อกำหนดทางโภชนาการของพันธุ์ที่สนใจ

การออกแบบปุ๋ยเหล่านี้ไม่ต้องสงสัยเลยว่าต้องมีความรู้มากมายเกี่ยวกับสรีรวิทยาและโภชนาการของพืชเนื่องจากในระบบชีวภาพใด ๆ มีขีด จำกัด บนและล่างที่พืชไม่สามารถทำงานได้อย่างถูกต้องไม่ว่าจะโดย ขาดหรือเกินองค์ประกอบบางอย่าง

พืชได้รับการบำรุงอย่างไร?

รากมีบทบาทสำคัญในโภชนาการของพืช แร่ธาตุอาหารถูกนำมาจาก "สารละลายดิน" และถูกเคลื่อนย้ายโดยเส้นทางที่เรียบง่าย (ภายในเซลล์) หรืออะโพพลาสติก (นอกเซลล์) ไปยังการรวมกลุ่มของหลอดเลือด พวกมันถูกบรรจุเข้าไปใน xylem และขนส่งไปยังลำต้นซึ่งพวกมันทำหน้าที่ทางชีววิทยาต่างๆ

รากชิโครี

การดูดซึมสารอาหารจากดินผ่านทาง syplast ในรากและการขนส่งต่อไปยัง xylem โดย apoplastic pathway เป็นกระบวนการที่แตกต่างกันโดยอาศัยปัจจัยที่แตกต่างกัน

การหมุนเวียนของสารอาหารมีความคิดที่จะควบคุมการดูดซับไอออนเข้าสู่ไซเลมในขณะที่การไหลเข้าสู่รากซิมพาเทติกอาจขึ้นอยู่กับอุณหภูมิหรือความเข้มข้นของไอออนภายนอก

การขนส่งตัวถูกละลายไปยัง xylem โดยทั่วไปเกิดขึ้นโดยการแพร่กระจายแบบพาสซีฟหรือการขนส่งแบบพาสซีฟของไอออนผ่านช่องไอออนเนื่องจากแรงที่สร้างขึ้นโดยปั๊มโปรตอน (ATPases) ที่แสดงออกในเซลล์พาราแทร็กของพาเรนคิมา

ในทางกลับกันการขนส่งไปยังอะโพพลาสต์นั้นเกิดจากความแตกต่างของแรงดันไฮโดรสแตติกจากใบไม้ที่ถ่ายเท

พืชหลายชนิดใช้ความสัมพันธ์ซึ่งกันและกันในการเลี้ยงตัวเองไม่ว่าจะเป็นการดูดซับแร่ในรูปแบบไอออนิกอื่น ๆ (เช่นแบคทีเรียที่ตรึงไนโตรเจน) เพื่อปรับปรุงความสามารถในการดูดซึมของรากของมันหรือเพื่อให้ได้ธาตุที่มีอยู่มากขึ้น (เช่นไมคอร์ไรซา) .

องค์ประกอบที่สำคัญ

พืชมีความต้องการสารอาหารแต่ละชนิดแตกต่างกันเนื่องจากไม่ได้ใช้ทั้งหมดในสัดส่วนเดียวกันหรือเพื่อวัตถุประสงค์เดียวกัน

องค์ประกอบที่สำคัญคือองค์ประกอบที่เป็นส่วนประกอบของโครงสร้างหรือเมแทบอลิซึมของพืชและการขาดทำให้เกิดความผิดปกติอย่างรุนแรงในการเจริญเติบโตการพัฒนาหรือการสืบพันธุ์

โดยทั่วไปองค์ประกอบทั้งหมดทำหน้าที่ในโครงสร้างของเซลล์การเผาผลาญและการเพิ่มขึ้นของเซลล์ การจำแนกประเภทของมาโครและธาตุอาหารรองเกี่ยวข้องกับความอุดมสมบูรณ์ขององค์ประกอบเหล่านี้ในเนื้อเยื่อพืช

ธาตุอาหารหลัก

ในบรรดาธาตุอาหารหลัก ได้แก่ ไนโตรเจน (N) โพแทสเซียม (K) แคลเซียม (Ca) แมกนีเซียม (Mg) ฟอสฟอรัส (P) กำมะถัน (S) และซิลิกอน (Si) แม้ว่าองค์ประกอบที่สำคัญจะเข้าร่วมในเหตุการณ์เซลลูลาร์ที่แตกต่างกัน แต่ฟังก์ชันเฉพาะบางอย่างสามารถระบุได้

ไนโตรเจน

นี่คือองค์ประกอบแร่ธาตุที่พืชต้องการในปริมาณที่มากกว่าและมักเป็นองค์ประกอบที่ จำกัด ในดินหลายชนิดซึ่งเป็นสาเหตุที่ปุ๋ยโดยทั่วไปมีไนโตรเจนอยู่ในองค์ประกอบ ไนโตรเจนเป็นองค์ประกอบที่เคลื่อนที่ได้และเป็นส่วนสำคัญของผนังเซลล์กรดอะมิโนโปรตีนและกรดนิวคลีอิก

แม้ว่าปริมาณไนโตรเจนในบรรยากาศจะสูงมาก แต่มีเพียงพืชในตระกูล Fabaceae เท่านั้นที่สามารถใช้ไนโตรเจนโมเลกุลเป็นแหล่งไนโตรเจนหลักได้ รูปแบบที่ดูดซึมได้โดยส่วนที่เหลือคือไนเตรต

โพแทสเซียม

แร่ธาตุนี้ได้มาจากพืชในรูปประจุบวกเชิงเดี่ยว (K +) และมีส่วนร่วมในการควบคุมศักยภาพการออสโมติกของเซลล์ตลอดจนตัวกระตุ้นของเอนไซม์ที่เกี่ยวข้องกับการหายใจและการสังเคราะห์ด้วยแสง

แคลเซียม

โดยทั่วไปพบว่าเป็นไอออนดิวาเลนต์ (Ca2 +) และจำเป็นสำหรับการสังเคราะห์ผนังเซลล์โดยเฉพาะการสร้างลาเมลลากลางที่แยกเซลล์ระหว่างการแบ่งตัว นอกจากนี้ยังมีส่วนร่วมในการสร้างแกนหมุน mitotic และจำเป็นสำหรับการทำงานของเยื่อหุ้มเซลล์

มีบทบาทสำคัญในฐานะผู้ส่งสารทุติยภูมิในเส้นทางการตอบสนองของพืชหลายชนิดทั้งผ่านสัญญาณฮอร์โมนและสิ่งแวดล้อม

มันสามารถจับกับเคลโดดูลินและคอมเพล็กซ์ควบคุมเอนไซม์เช่นไคเนสฟอสฟาเตสโปรตีนในเซลล์และโครงร่างโปรตีนสัญญาณและอื่น ๆ

แมกนีเซียม

แมกนีเซียมมีส่วนร่วมในการกระตุ้นเอนไซม์หลายชนิดในการสังเคราะห์ด้วยแสงการหายใจและการสังเคราะห์ DNA และ RNA นอกจากนี้ยังเป็นส่วนโครงสร้างของโมเลกุลคลอโรฟิลล์

การจับคู่

ฟอสเฟตมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการสร้างตัวกลางของน้ำตาล - ฟอสเฟตในการหายใจและการสังเคราะห์ด้วยแสงรวมถึงเป็นส่วนหนึ่งของกลุ่มขั้วบนหัวฟอสโฟลิปิด ATP และนิวคลีโอไทด์ที่เกี่ยวข้องมีฟอสฟอรัสเช่นเดียวกับโครงสร้างของกรดนิวคลีอิก

กำมะถัน

โซ่ด้านข้างของกรดอะมิโนซีสเทอีนและเมไทโอนีนมีกำมะถัน แร่ธาตุนี้ยังเป็นส่วนประกอบสำคัญของโคเอนไซม์และวิตามินหลายชนิดเช่นโคเอนไซม์ A, S-adenosylmethionine, ไบโอติน, วิตามินบี 1 และกรดแพนโทธีนิกซึ่งจำเป็นสำหรับการเผาผลาญของพืช

ซิลิคอน

แม้ว่าจะมีเพียงความต้องการเฉพาะสำหรับแร่ธาตุนี้เท่านั้นที่แสดงให้เห็นในตระกูล Equisoceae แต่ก็มีหลักฐานว่าการสะสมของแร่ธาตุนี้ในเนื้อเยื่อของสิ่งมีชีวิตบางชนิดก่อให้เกิดการเจริญเติบโตความอุดมสมบูรณ์และความต้านทานต่อความเครียด

ต้นกล้า (ที่มา: pixabay.com/)

จุลธาตุ

ธาตุอาหารรอง ได้แก่ คลอรีน (Cl) เหล็ก (Fe) โบรอน (B) แมงกานีส (Mn) โซเดียม (Na) สังกะสี (Zn) ทองแดง (Cu) นิกเกิล (Ni) และโมลิบดีนัม (Mo) เช่นเดียวกับธาตุอาหารหลักธาตุอาหารรองมีหน้าที่สำคัญในการเผาผลาญของพืชกล่าวคือ:

คลอรีน

คลอรีนพบในพืชในรูปแบบประจุลบ (Cl-) จำเป็นสำหรับปฏิกิริยาโฟโตไลซิสของน้ำที่เกิดขึ้นระหว่างการหายใจ มีส่วนร่วมในกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงและในการสังเคราะห์ DNA และ RNA นอกจากนี้ยังเป็นส่วนประกอบโครงสร้างของวงแหวนของโมเลกุลคลอโรฟิลล์

เหล็ก

ธาตุเหล็กเป็นปัจจัยสำคัญสำหรับเอนไซม์หลายชนิด บทบาทพื้นฐานของมันเกี่ยวข้องกับการขนส่งอิเล็กตรอนในปฏิกิริยารีดิวซ์ออกไซด์เนื่องจากสามารถออกซิไดซ์จาก Fe2 + ถึง Fe3 + ได้อย่างง่ายดาย

บทบาทหลักของมันอาจเป็นส่วนหนึ่งของไซโตโครเมสซึ่งมีความสำคัญต่อการขนส่งพลังงานแสงในปฏิกิริยาสังเคราะห์ด้วยแสง

โบรอน

ยังไม่ได้ระบุฟังก์ชันที่แน่นอนอย่างไรก็ตามหลักฐานแสดงให้เห็นว่ามีความสำคัญในการยืดตัวของเซลล์การสังเคราะห์กรดนิวคลีอิกในการตอบสนองของฮอร์โมนการทำงานของเยื่อหุ้มเซลล์และในการควบคุมวัฏจักรของเซลล์

แมงกานีส

แมงกานีสพบว่าเป็นไอออนบวก (Mg2 +) มีส่วนร่วมในการกระตุ้นเอนไซม์หลายชนิดในเซลล์พืชโดยเฉพาะอย่างยิ่ง decarboxylases และ dehydrogenases ที่เกี่ยวข้องกับวงจรกรดไตรคาร์บอกซิลิกหรือวงจร Krebs หน้าที่ที่รู้จักกันดีคือในการผลิตออกซิเจนจากน้ำในระหว่างการสังเคราะห์แสง

โซเดียม

ไอออนนี้จำเป็นสำหรับพืชหลายชนิดที่มีเมแทบอลิซึม C4 และกรด crassulaceous (CAM) สำหรับการตรึงคาร์บอน นอกจากนี้ยังมีความสำคัญต่อการสร้างใหม่ของฟอสโฟอีนอลไพรูเวตซึ่งเป็นสารตั้งต้นของคาร์บอกซิเลชันแรกในเส้นทางดังกล่าว

สังกะสี

เอนไซม์จำนวนมากต้องการสังกะสีในการทำงานและพืชบางชนิดต้องการเพื่อการสังเคราะห์คลอโรฟิลล์ เอนไซม์ในการเผาผลาญไนโตรเจนการถ่ายโอนพลังงานและวิถีการสังเคราะห์ทางชีวภาพของโปรตีนอื่น ๆ ต้องการสังกะสีสำหรับการทำงานของมัน นอกจากนี้ยังเป็นส่วนโครงสร้างของปัจจัยการถอดความที่สำคัญทางพันธุกรรมหลายประการ

ทองแดง

ทองแดงเกี่ยวข้องกับเอนไซม์หลายชนิดที่เข้าร่วมในปฏิกิริยาการลดการเกิดออกซิเดชันเนื่องจากสามารถออกซิไดซ์จาก Cu + ถึง Cu2 + ได้ ตัวอย่างของเอนไซม์เหล่านี้คือพลาสโตไซยานินซึ่งมีหน้าที่ในการถ่ายโอนอิเล็กตรอนระหว่างปฏิกิริยาแสงของการสังเคราะห์ด้วยแสง

นิกเกิล

พืชไม่มีข้อกำหนดเฉพาะสำหรับแร่ธาตุนี้อย่างไรก็ตามจุลินทรีย์ที่ตรึงไนโตรเจนจำนวนมากที่รักษาความสัมพันธ์ทางชีวภาพกับพืชต้องการนิกเกิลสำหรับเอนไซม์ที่ประมวลผลโมเลกุลของไฮโดรเจนที่เป็นก๊าซในระหว่างการตรึง

โมลิบดีนัม

ไนเตรตรีดักเตสและไนโตรเจนเป็นหนึ่งในเอนไซม์หลายชนิดที่ต้องการโมลิบดีนัมในการทำงาน ไนเตรตรีดักเตสมีหน้าที่เร่งปฏิกิริยาการลดไนเตรตเป็นไนไตรต์ในระหว่างการดูดซึมไนโตรเจนในพืชและไนโตรเจนเนสจะเปลี่ยนก๊าซไนโตรเจนเป็นแอมโมเนียมในจุลินทรีย์ที่ตรึงไนโตรเจน

การวินิจฉัยข้อบกพร่อง

การเปลี่ยนแปลงทางโภชนาการในผักสามารถวินิจฉัยได้หลายวิธีการวิเคราะห์ทางใบเป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพมากที่สุดวิธีหนึ่ง

Internerval chlorosis ใน Liquidambar styraciflua (Jim Conrad ผ่าน Wikimedia Commons)

คลอโรซิสหรือสีเหลืองลักษณะของจุดเนื้อตายที่มีสีเข้มและรูปแบบการกระจายตลอดจนการปรากฏตัวของเม็ดสีเช่นแอนโธไซยานินเป็นส่วนหนึ่งขององค์ประกอบที่ต้องพิจารณาในระหว่างการวินิจฉัยข้อบกพร่อง

สิ่งสำคัญคือต้องพิจารณาความคล่องตัวสัมพัทธ์ของแต่ละรายการเนื่องจากไม่ใช่ทุกชิ้นที่ขนส่งด้วยความสม่ำเสมอเท่ากัน ดังนั้นการขาดธาตุเช่น K, N, P และ Mg จึงสามารถสังเกตได้ในใบตัวเต็มวัยเนื่องจากองค์ประกอบเหล่านี้ถูกย้ายไปยังเนื้อเยื่อในการสร้าง

ในทางตรงกันข้ามใบอ่อนจะแสดงข้อบกพร่องขององค์ประกอบต่างๆเช่น B, Fe และ Ca ซึ่งค่อนข้างไม่เคลื่อนที่ในพืชส่วนใหญ่

อ้างอิง

1. Azcón-Bieto, J. , & Talón, M. (2008). พื้นฐานสรีรวิทยาของพืช (2nd ed.). มาดริด: McGraw-Hill Interamericana แห่งสเปน
2. Barker, A. , & Pilbeam, D. (2015). คู่มือโภชนาการพืช (2nd ed.).
3. Sattelmacher, B. (2001). อะโพพลาสต์และความสำคัญต่อโภชนาการแร่ธาตุของพืช New Phytologist, 149 (2), 167-192.
4. Taiz, L. , และ Zeiger, E. (2010). สรีรวิทยาของพืช (ฉบับที่ 5). ซันเดอร์แลนด์แมสซาชูเซตส์: Sinauer Associates Inc.
5. ขาว PJ และน้ำตาล PH (2010) โภชนาการของพืชเพื่อการพัฒนาที่ยั่งยืนและสุขภาพของโลก พงศาวดารพฤกษศาสตร์, 105 (7), 1073–1080