植物の栄養は、臓器の成長と発展のための支援地上階から抽出された栄養素れる化学プロセスのセットです。また、植物が必要とするミネラル栄養素の種類とその欠乏の症状についても特別に言及しています。
植物栄養学の研究は、収穫量と生産量の測定に直接関係しているため、農業に関心のある作物の管理と維持を担当する人々にとって特に重要です。
トウモロコシを播種した畑（出典：pixabay.com/）
長期にわたる野菜の栽培は土壌の浸食とミネラルの貧困を引き起こすため、農業における大きな進歩は、対象となる栽培品種の栄養要件に従って慎重に設計された肥料の開発に関連しています。
これらの肥料の設計には、間違いなく、生理学と植物の栄養に関する膨大な知識が必要です。一部の要素の不足または過剰。
植物はどのように養われていますか？
根は植物の栄養に基本的な役割を果たします。ミネラル栄養素は「土壌溶液」から取り出され、単純化された（細胞内）またはアポプラスト（細胞外）ルートのいずれかによって維管束に輸送されます。それらは木部に入れられて茎に運ばれ、そこで様々な生物学的機能を果たします。
チコリ根
根からのシプラストを介した土壌からの栄養素の取り込み、およびアポプラスト経路による木部へのその後の輸送は、さまざまな要因によって媒介されるさまざまなプロセスです。
栄養循環は、木部へのイオンの取り込みを調節すると考えられていますが、根のシプラストへの流入は、温度や外部のイオン濃度に依存している可能性があります。
木質部への溶質の輸送は、実質の傍気管細胞で発現されるプロトンポンプ（ATPase）によって生成される力のおかげで、イオンチャネルを介したイオンの受動拡散または受動輸送によって一般に発生します。
一方、アポプラストへの輸送は、蒸散の葉からの静水圧の差によって駆動されます。
多くの植物は、相互関係を利用して、他のイオン形態のミネラル（窒素固定細菌など）を吸収するか、根の吸収能力を向上させるか、特定の要素（菌根など）の利用可能性を高めるために栄養を与えます。 。
必須要素
植物はすべて同じ比率で、または同じ目的で使用されるわけではないため、栄養素ごとに異なるニーズがあります。
必須要素は、植物の構造または代謝の構成要素であり、その欠如は、その成長、発達、または生殖に深刻な異常を引き起こします。
一般に、すべての要素は細胞構造、代謝、浸透圧調節で機能します。多量栄養素と微量栄養素の分類は、植物組織におけるこれらの元素の相対的な存在量に関係しています。
主要栄養素
主要栄養素には、窒素（N）、カリウム（K）、カルシウム（Ca）、マグネシウム（Mg）、リン（P）、硫黄（S）、シリコン（Si）があります。重要な要素は多くの異なる細胞イベントに関与しますが、いくつかの特定の機能を指摘することができます：
窒素
これは、植物が大量に必要とするミネラル要素であり、通常、多くの土壌では制限要素です。そのため、肥料の組成には一般に窒素が含まれています。窒素は可動要素であり、細胞壁、アミノ酸、タンパク質、核酸の重要な部分です。
大気中の窒素含有量は非常に高いですが、マメ科の植物のみが窒素分子を主な窒素源として使用することができます。残りが同化できる形は硝酸塩です。
カリウム
このミネラルは、一価のカチオン形態（K +）で植物から得られ、細胞の浸透圧ポテンシャルの調節、ならびに呼吸と光合成に関与する酵素の活性化因子に関与します。
カルシウム
それは一般に二価イオン（Ca2 +）として発見され、細胞壁の合成、特に分裂中に細胞を分離する中間層板の形成に不可欠です。また、有糸分裂紡錘体の形成に関与し、細胞膜の機能に必要です。
それは、ホルモンおよび環境シグナルの両方を介したいくつかの植物応答経路における二次メッセンジャーとして重要な役割を果たしています。
それはカルモジュリンに結合でき、複合体はとりわけキナーゼ、ホスファターゼ、細胞骨格タンパク質、シグナル伝達などの酵素を調節します。
マグネシウム
マグネシウムは、光合成、呼吸、およびDNAおよびRNA合成における多くの酵素の活性化に関与しています。また、クロロフィル分子の構造部分です。
一致
リン酸塩は、呼吸と光合成の糖リン酸中間体の形成に特に重要であるだけでなく、リン脂質頭部の極性基の一部でもあります。ATPおよび関連ヌクレオチドは、リンのほか、核酸の構造も持っています。
硫黄
アミノ酸のシステインとメチオニンの側鎖は硫黄を含んでいます。このミネラルは、コエンザイムA、S-アデノシルメチオニン、ビオチン、ビタミンB1、パントテン酸など、植物の代謝に不可欠な多くの補酵素とビタミンの重要な構成要素でもあります。
ケイ素
このミネラルの特定の要件のみがトウガラシ科で示されているという事実にもかかわらず、いくつかの種の組織におけるこのミネラルの蓄積が成長、繁殖力およびストレスへの抵抗の一因となっているという証拠があります。
苗（出典：pixabay.com/）
微量栄養素
微量栄養素は、塩素（Cl）、鉄（Fe）、ホウ素（B）、マンガン（Mn）、ナトリウム（Na）、亜鉛（Zn）、銅（Cu）、ニッケル（Ni）です。とモリブデン（Mo）。主要栄養素と同様に、微量栄養素は植物の代謝に不可欠な機能を持っています。
塩素
塩素は植物ではアニオン型（Cl-）として見られます。呼吸中に起こる水の光分解反応に必要です。光合成プロセスとDNAおよびRNAの合成に参加しています。また、クロロフィル分子の環の構造要素でもあります。
鉄
鉄はさまざまな酵素の重要な補因子です。Fe2 +からFe3 +に容易に可逆的に酸化できるため、その基本的な役割は、酸化物還元反応における電子の輸送に関係しています。
その主な役割は、おそらくシトクロムの一部として、光合成反応における光エネルギーの輸送に不可欠です。
ボロン
その正確な機能は特定されていませんが、証拠は、それが細胞伸長、核酸合成、ホルモン応答、膜機能、および細胞周期の調節において重要であることを示唆しています。
マンガン
マンガンは二価の陽イオン（Mg2 +）として検出されます。それは、植物細胞における多くの酵素、特にトリカルボン酸回路またはクレブス回路に関与するデカルボキシラーゼおよびデヒドロゲナーゼの活性化に関与しています。その最もよく知られている機能は、光合成中に水から酸素を生成することです。
ナトリウム
このイオンは、C4代謝と炭素固定のための亜塩素酸（CAM）を持つ多くの植物に必要です。上記の経路における最初のカルボキシル化の基質であるホスホエノールピルベートの再生にとっても重要である。
亜鉛
多数の酵素は機能するために亜鉛を必要とし、いくつかの植物はクロロフィル生合成のためにそれを必要とします。窒素代謝、エネルギー移動、他のタンパク質の生合成経路の酵素は、その機能のために亜鉛を必要とします。また、多くの遺伝的に重要な転写因子の構造的部分でもあります。
銅
銅は、Cu +からCu 2+に可逆的に酸化できるため、酸化還元反応に関与する多くの酵素と関連しています。これらの酵素の例はプラストシアニンであり、これは光合成の光反応中の電子の移動に関与しています。
ニッケル
植物にはこのミネラルに対する特定の要件はありませんが、植物と共生関係を維持する窒素固定微生物の多くは、固定中に気体水素分子を処理する酵素にニッケルを必要とします。
モリブデン
硝酸レダクターゼとニトロゲナーゼは、その機能のためにモリブデンを必要とする多くの酵素の一つです。硝酸レダクターゼは、植物の窒素同化中に硝酸塩から亜硝酸塩への還元を触媒し、ニトロゲナーゼは、窒素固定微生物で窒素ガスをアンモニアに変換します。
欠乏の診断
野菜の栄養変化はいくつかの方法で診断できますが、その中でも葉面分析は最も効果的な方法の1つです。
Liquidambar styraciflua（ジム・コンラッド、ウィキメディア・コモンズ経由）の内部のクロロシス
クロロシスまたは黄変、暗色の壊死スポットの出現とその分布パターン、アントシアニンなどの色素の存在は、欠乏症の診断時に考慮すべき要素の一部です。
すべてが同じ規則性で輸送されるわけではないため、各アイテムの相対的な移動性を考慮することが重要です。したがって、K、N、P、Mgなどの元素の欠乏は、形成された組織に向かって移行するため、成葉で観察できます。
逆に、若い葉は、ほとんどの植物で比較的不動であるB、Fe、Caなどの元素の不足を示します。
参考文献
- Azcón-Bieto、J.&Talón、M.（2008）。植物生理学の基礎（第2版）。マドリード：McGraw-Hill Interamericana of Spain。
- バーカー、A。、およびピルビーム、D。（2015）。植物栄養ハンドブック（第2版）。
- Sattelmacher、B.（2001）。アポプラストと植物ミネラル栄養に対するその重要性。新しい植物学者、149（2）、167-192。
- Taiz、L.および&Zeiger、E.（2010）。植物生理学（第5版）。マサチューセッツ州サンダーランド：Sinauer Associates Inc.
- ホワイト、PJ、およびブラウン、PH（2010）。持続可能な開発と地球規模の健康のための植物栄養。植物学の年代記、105（7）、1073〜1080。