Výživa rostlin

Výživa rostlin

Voda je rozpouštědlem látek, složkou struktury buněk, poskytuje rostlinám vodík i kyslík, a je tedy nezbytná pro optimální průběh fotosyntézy a dalších fyziologických pochodů. Zdřevnatělé části rostlin obsahují maximálně 50% vody , ostatní pletiva 70 – 80%, vodní rostliny až 98%. Naproti tomu obilky ve stavu klidu obsahují jen 12 – 14% vody.

Kapalná fáze půdy tvoří půdní roztok. Živiny jsou v něm v podobě iontů. Ionty mohou být v půdě do blízkosti kořenů transportovány buď difúzí, nebo tzv. hromadným tokem půdního roztoku indukovaným transpirací rostlin, deštěm nebo závlahou. Rozhodující význam pro příjem živin kořeny má kořenové vlášení. Z půdního roztoku do kořenů mohou být živiny dopravován především pasívně (nazávisle na metabolismu) difúzí volnými prostorami, tj. prostorami zaujímanými v buněčných stěnách a v mezibuněč-ných prostorách (vně plazmatické membrány), tedy cestou apoplastickou.

Ionty procházejí pasívně i plazmalemou difúzí, přičemž se uplatňuje i tzv. iontová výměna: přijímané kationty jsou vyměňovány za H+ a ionty a anionty za OH- ionty. Mimoto mohou živiny proudit cytoplazmatickými obsahy jednotlivých buněk od buňky k buňce, plazmatickou membránou aktivně, tj. cestou symplastickou. Tento pohyb se uskutečňuje na úkor metabolicky uvolněné energie.
Protože při příjmu živin se zpotřebovává energie z molekuly ATP, je rychlost příjmu živin pozitivně ovlivňována rychlostí dýchání. Při teplotě okolo 0 °C se v důsledku omezeného metabolismu snižuje příjem živin.

Makrobiogenní prvky

– dusík – vzdušný dusík asimilují jen některé baktérie, žijící na kořenech bobovitých rostlin, vyšší rostliny ve formě anionu NO3-, nebo kationu NH4+

– fosfor – přijímají v podobě aniontů jako H2PO4- nebo HPO42-

– při nedostatku – zpomalení nebo zastavení dělení jaderné a omezuje se tvorba plodů

– draslík – je přijímán jako kation K+

– význam pro vznik a transport asimilátů a ovlivňuje otevírání průduchů

– vápník – je přijímán jako Ca2+

– nedostatek snižuje transport sacharidů z listů do kořenů a působí poruchy růstu (inaktivace auxinu)

– síra – je přijímána jako SO42- – syntéza bílkovin

– hořčík – je přijímán jako kation Mg2+ – složkou chlorofylu – vázán v protoplazmě a ve formě anorganických solí v buněčné šťávě

Oligobiogenní prvky

– železo, chlór, bór, měď, zinek a mangan

– železo – v rostlině prakticky neexistuje ve volné iontové formě – při nedostatku – žloutnutí listů (chloróza)

– nedostatek bóru – odumírání vegetačních vrcholů; chlór – nezbytný pro fotochemické reakce fotosyntézy; nedostatek mědi – chloróza mezi žilkami listů; na nedostatek manganu je zvláště citlivý oves, u něhož se projevuje tzv. šedá pruhovitost listů; zinek je nutný k syntéze auxinu.

Autotrofní výživa
Prostředí, v němž prokaryota rostou a množí se, musí obsahovat tyto složky:

1. zdroj uhlíku (potřebný pro syntézu aminokyselin, nukleotidů, cukrů, tuků...)

2. zdroj dusíku k tvorbě iminoskupin a aminoskupin

3. zdroj energie pro biosyntetické pochody

4. minerální prvky

5. růstové faktory

– zdroj uhlíku je CO2 a jako zdroj dusíku většinou amonné soli, dusičnany nebo dusitany

Heterotrofní výživa
Rostliny hetrotrofní na rozdíl od autotrofních pepřijímají uhlík z CO2, nýbrž z organických látek. Z rostlin jsou heterotrofní některé nezelené rostliny, ale i zelené rostliny se vyživují po jistou dobu po vyklíčení heterotrofně ze zásob semen. I kořeny a květy dospělých zelených rostlin se vyživují heterotrofně.

Saprofytismus & parazitismus
Saprofyti se živí z odumřelých těl rostlin a živočichů (hnilák smrkový)
Paraziti odnímají živiny z organismů živých. Tzv. endoparaziti žijí v těle hostitelské rostliny buď uvnitř jejích buněk (např. původce rakoviny brambor), nebo v mezibuněčných prostorách (např. původce plísně bramborové). Tzv. ektoparaziti (kokotice) žijí na povrchu těla hostitele a z buněk svazků cévních vysávají živiny tak zvanými haustorii, a to jak živiny minerální, tak i organické. Naproti tomu poloparaziti odčerpají živiny jen ze dřevní části hostitele (vodu a minerální látky) – jmelí bílé.

Symbióza je typem mutualismu. Patří sem lichemismus, mikorrhiza a soužití hlízkovitých bakterií s kořeny bobovitých.
Z tohoto soužití mají oba zúčastnění partneři užitek. Např. houby s rostlinami – mykorhiza.

Fotosyntéza

– základní proces vzniku všech organických látek rostlinného těla – fotosyntetická asimilace

– k přeměně z jednoduchých minerálních látek (H2O a CO2) na složitější organické látky – syntéza – využívají zelené rostliny energii fotonů (vlnové délky 400 – 750 nm)

– tyto fotony zachycují barviva plastidů:
chlorofyl a, b zachycují fotony modrofialové a červené části spektra,
fykocyan a fykoerytrin zachycují fotony zelené a žluté části spektra,
xantofyly a karotenoidy zachycují fotony modrozelené části spektra.

Průběh fotosyntézy

– skládá se ze dvou fází: světlé, probíhající za přítomnosti světla, a tmavé, jejíž průběh nevyžaduje přítomnost světla.
Ve světelné fázi fotosyntézy je energie fotonů využito jednak ke štěpení molekul vody, tzv. fotolýze vody na protony, elektrony a jako vedlejší produkt vzniká kyslík:
H2O ® 2 H+ + 2e- + 1/2 O2
a jednak k tvorbě molekul ATP, které dále energeticky zabezpečují reakce probíhající v tmavé fázi.
Ve tmavé fázi (Calvínově cyklu) je řadou enzymatických reakcí redukován vzdušný oxid uhličitý na cukr vodíkem, vznikajícím při fotolýze vody. Rovnice fotosyntézy:
6 CO2 + 12 H2O ® C6H12O6 + 6 H2O (působení energie fotonů a asimilačního barviva). Vznikající cukr je dalšími enzymatickými reakcemi přeměněn na stálé produkty fotosyntézy – asimiláty (škrob, bílkoviny, tuky a jiné organické látky).
Fotosyntéza je jediný děj na Zemi, který uvolňuje kyslík.

Vnější faktory ovlivňující fotosyntézu jsou tyto:

1. spektrální složení a intenzita světla

2. oxid uhličitý

3. teplota

4. voda

5. prvky minerální výživy

Transport asimilátů v rostlině

– fotosyntézou vytvořené asimiláty přecházejí z chloroplastů do cytoplazmy foto-syntetizujících buněk a odtud do lýka cévních svazků

– proudí buď volnými prostorami (tj. především prostorami mezibuněčnými), nebo od buňky k buňce plazmodesmami

– první transport označujeme jako apoplastický, druhý jako symplastický
- lýkem jsou asimiláty dopravovány především ve formě sacharidů, ale i amino-kyselin, amidů a bílkovin

– asimiláty z lýka odtékají na místa, kde jsou spotřebovávány nebo ukládány – místa spotřeby nebo ukládání asimilátů se označují jako metabolické jímky

– odběrateli asimilátů jsou především kořeny, hlízy a plody – na rychlost transportu asimilátů působí vnější a vnitřní vlivy (vnější – teplota, voda a minerální výživa; vnitřní – rostlinné hormony)