NUTRIZIONE-INTRODUZIONE
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NUTRIZIONE MINERALE Gli elementi nutritivi presenti nell’embrione vengono rilasciati durante la germinazione in modo che nelle prime fasi il germoglio sia autosufficiente Con l’estensione delle radici nel suolo, gli elementi nutritivi vengono quindi assorbiti dal suolo, nel quale le riserve possono variare enormemente in funzione di diversi fattori La composizione delle cellule include un livello basale di elementi nutritivi e la crescita determina ovviamente un incremento nel livello di necessità degli elementi C, H ed O derivano dal CO2 e H2O che non vengono comunemente considerati elementi nutritivi ELEMENTI ESSENZIALI Gli ELEMENTI ESSENZIALI sono gli elementi necessari per la crescita e sviluppo della pianta compresa la fase riproduttiva e che non possono essere sostituiti da altri Un elemento può essere essenziale per costituente di un metabolita o in quanto necessario per l’attività di un enzima Entrambi questi criteri dimostrano l’ESSENZIALITÀ La nutrizione minerale di una pianta è funzionedi tutti gli elementi che la pianta contiene e che partecipano al metabolismo CLASSIFICAZIONE: -Sulla base della quantità macronutrienti: N, K, Ca, Mg, P, S, Na, (Si) micronutrienti: Cl, Fe, B, Mn, Zn, Cu, Mo, Ni Sulla base delle funzioni fisiologiche e biochimiche: - Elementi strutturali (legame covalente): N, S (ridotto), P (ossidato) - Coenzimi (complessi coordinati o legami ionici): K, Mg, Ca, Mn, Zn - Fe, Cu, Mo, Mn (reazioni redox) - Elementi elettrici (potenziale di membrana): Cl, Na, K - Funzione non ancora completamente chiara: B NUTRIZIONE E FERTILITA’ Sono 2 concetti diversi La NUTRIZIONE delle piante si riferisce alla necessità delle piante per gli elementi essenziali in relazione alla crescita e sviluppo Il termine FERTILITA’ si riferisce all’applicazione degli elemmenti essenzili per le piante in relazione alla loro disponibilità nel suolo NUTRIZIONE Le piante necessitano di 17 elementi per la crescita CARBONIO, IDROGENO e OSSIGENO derivano dall’acuq e dall’aria Gli altri nutrienti provengono dqal suolo Gli elementi nutritivi PRIMARI (AZOTO, FOSFORO e POTASSIO) sono utilizzati in grande quantità dalla pianta. Quelli SECONDARI (CALCIO, MAGNESIO e ZOLFO) sono utilizzati in considerevole quantità e disponibili nel suolo I MICRONUTRIENTI o elementi in traccia sono necessari in piccole quantità ed includono FERRO, ZINCO, MOLIBDENO, MANGANESE, BORO, RAME, COBALTO e CLORO ELEMENTO CARBONIO IDROGENO OSSIGENO AZOTO FOSFORO POTASSIO CALCIO MAGNESIO ZOLFO BORO CLORO COBALTO RAME FERRO MANGANESE MOLIBDENO ZINCO IONE ASSORBITO DALLA PIANTA CO2 H 2O O2 NO3-, NH4+ H2PO4-, HPO4-2 K+ Ca+2 Mg+2 SO4-2 H2BO3ClCo+2 Cu+2 Fe+2, Fe+3 Mn+2 MoO4-2 Zn+2 Le radici sono gli organi deputati all’assorbimento degli ioni disciolti nella soluzione acquosa nel suolo dove sono in un continuo flusso come ioni (catione e/o anioni) e precipitati Le particelle argillose e la sostanza organica, cariche negativamente, attraggono i cationi carichi positivamente (come l’ammonio ed il potassio) ed in questo modo ne impediscono il lisciviamento negli strati più profondi Gli anioni (come i nitrati) sono invece più sensibili al lisciviamento e, per tale motivo, possono anche dare problemi di inquinamento La CAPACITA’ DI SCAMBIO CATIONICO (CEC) è la misura della capacità di un suolo di trattenere i cationi, o meglio la capacità delle particelle argillose e della sostanza organica di attrarre I cationi La CEC è un utile strumento per la stima della fertilità di un suolo e la eventuale necessità di concimazione AZOTO L’azoto rappresenta uno dei principali nutrienti che influenza la crescita delle piante, anche se la necessità di questo elemento varia da specie a specie Le sue funzioni sono varie: - componente della clorofilla - componente degli aminoacidi e quindi delle proteine (enzimi) - componente delle basi azotate e quindi dei cofattori (ATP, NADPH, ecc.) e degli acidi nucelici (DNA, RNA) Le stesse funzioni sono ovviamente svolte anche negli animali, fatta eccezione del processo fotosintetico e possiamo dire che senza questo elemento NON VI E’ VITA L’AZOTO NEL SUOLO Esiste in tre forme: - composti organici - ione ammonio - nitrati Circa il 95-99% dell’azoto disponibile è in forma organica , sia nei residui animali e vegetali, che nella sostanza organica e negli organismi viventi del suolo, soprattutto microrganismi Questa forma di azoto non è però disponibile direttamente per le piante per cui deve essere convertito nelle forme disponibili dai microrganismi Una piccola quantità di azoto organico può esistere in composti organici solubili, come l’urea, che può essere leggermente disponibile per le piante Lo ione ammonio si legano alle particelle del suolo ed è quindi disponibile a differenza dello ione nitrato che non si lega e quindie siste nella forma disciolta nella soluzione circolante del suolo o in forma di precipitato (sale solubile) nei suoli aridi NECESSITA’ E ASSORBIMENTO DELL’AZOTO DA PARTE DELLE PIANTE Le piante assorbono azoto come ione ammonio o nitrato (la forma più importante) Lo ione nitrato viene quindioconvertito in NH3 assorbito dalle radici e Le piante richiedono elevate quantità di azoto e quindi un sistema radicale molto espanso è una prerogativa importante per l’assorbimento. Ed infatti le piante con un sistema radicale ridotto, soffrono generlamente di carenza di azoto La maggior parte delle piante assorbe continuamente azoto dal suolo e la domanda di questo elemento normalmente aumenta con la dimsnione della pianta Una pianta alla quale viene somministrata una adegauta dose di azoto, cresce rapidamente e produce large e succulente foglie Una pianta N-deficiente è generalmente piccola e poco sviluppata e presenta ingiallimeni dovuti alla carenza di clorofilla Le foglie vecchie divengono necrotiche e muoiono in quanto l’azoto viene tarslocato alle più giovani SINTOMI DA CARENZA DI AZOTO FOGLIE • ingiallimento • più evidenti nelle foglie vecchi • piccole e sottili • filloptosi precoce GERMOGLIO • corto e di ridotto diametro • può essere colorato di rosso o rosso-bruno FOSFORO Il fosforo è un elemento essenziale in quanto costituente di parti strutturali della pianta (membrana) e di cofattori importanti come l’ATP, ed il NADPH, che rappresentano anche le molecole entro le quali è “catturata” l’energia solare Il fosforo è inoltre un costituente del DNA e dell’RNA , nei quali, tra l’altro svolge un importante ruolo nei legami con gli altri costuituenti Il fosforo è quindi essenzile per la vita della pianta e per il suo vigore Alcuni specifici eventi correlati al fosforo sono: - stimolazione dello sviluppo delle radici - aumento dell’allungamento del fusto - migliore formazione del fiore e produzione dei semi - aumento della capacità di fissare l’azoto nelle leguminose - aumento della qualità delle colture - maggiore resistenza alle malattie La carenza da fosforo è difficile da diagnosticare in quanto le specie coltivate normalmente non presentano “ovvi” sintomi da carenza dell’elemento Alcune specie, come discolorazione della foglia il mais, presentano una La carenza da fosforo è difficile da diagnosticare in quanto le specie coltivate normalmente non presentano “ovvi” sintomi da carenza dell’elemento Alcune specie, come discolorazione della foglia il mais, presentano una IL FOSFORO NEL SUOLO Il contenuto in fosforo nei suoli è basso (0.6%) Molti fattori influenzano il contenuto in fosforo nel suolo: (1) l’origine pedologica del suolo (2) le condizioni climatiche Inoltre il contenuto in fosforo è influenzato dall’erosione, dalla rimozione dei vegetali e dalla fertilizzazione fosfatica Il fosforo nel suolo può essere presente in due forme: a) Organico: residui vegetali, animali, e microrganismi b) Inorganico: apatiti (la sorgente originale di tutto il fosforo), complessato con il ferro e l’alluminio, il forsforo legato alle particelle argillose La solubilità di questi composti è estremamente bassa e solo piccole quantità di fosforo sono disponibili nella soluzione circolante POTASSIO Il potassio non ha un ruolo strutturale definito ma certamente è il più comune catione dei processi biochimici delle piante. Esso è presente per il 3-4% del peso secco Esso svolge un ruolo chiave in diversi processi: -Sintesi delle proteine (aumenta l’organicazione dell’azoto) -Fotosintesi -Trasporto degli zuccheri - sintesi ed accumulo dei grassi - crescita dei frutti -Aumento degli zuccheri nei frutti a maturazione Il potassio è inoltre coinvolto nel mantenimento del potenziale osmotico della cellula, importante soprattutto per la regolazione delle aperture stomatiche Piante con ottimali livelli di potassio presentano una migliore efficienza di utilizzazione dell’acqua Il potassio è inoltre coinvolto in alcuni processi che avvengono durante la maturazione dei frutti, come ad esempio la sintesi del licopene e l’accumulo di acidi organici determinanti per il flavor dei frutti POTASSIO NEL SUOLO Presente in grandi quantità nei suoli minerali e scarso in quelli organici SINTOMI DA CARENZA Necrosi al margine delle foglie ed imbrunimento SINTOMI DA CARENZA DI POTASSIO FOGLIE E FUSTO Nelle piante giovani le foglie sono verde scuro e presentano stelo raccorciato Nelle foglie più vecchie sono evidenti necrosi al margine. L’altezza delle piante è ridotta così come l’area fogliare I frutti sono soggetti a cascola I frutti hanno minore flavor e perdono di acidità CALCIO Le piante necessitano del calcio per la loro crescita Una volta assimilato il calcio non è mobile nelle piante Poichè è un importante costituente della parete cellulare esso viene traslocato nello xilema ed una volta immobilizzato deve venire continuamente ritraslocato dalle radici La riduzione della traspirazione determina infatti una riduzione della quantità di calcio nella parte epigea con evidenti sintomi sulla crescita RUOLI DEL CALCIO - sintesi della pectina - importante nel metabolismo del nucleo e del mitocondrio - è coinvolto nella permeabilità selettiva della membrana - attiva alcuni enzimi come le ATP-asi, alcune chinasi e la succinato deidrogenasi - è richiesto per lo sviluppo del fusto e degli apici radicali - è essenziale per il metabolismo dei grassi, dei carboidrati, per l’assimilazione dei nitrati, ed ha un’azione contrastante nei confronti di metalli tossici DISPONIBILITA’0 NEL SUOLO DEL CALCIO - presente in notevole quantità -Influenza la disponibilità di altri ioni presenti nel suolo SINTOMI DA CARENZA DI CALCIO - morte delle regioni meristematiche - crescita stentata - margini delle foglie irregolari - tuberi della patata disformi e più piccoli - abnormale divisione cellulare - clorosi marginale MAGNESIO - fotosintesi: anello centrale della clorofilla -Carrier del fosforo -Attivatore di enzimi e costituente di molti di essi - sintesi degli zuccheri - traslocazione dell’amido - sintesi grassi -Controlla l’assorbimento dei nutrienti -Aumenta l’utilizzazione del ferro -Coinvolto nella fissazione biologica dell’azoto FATTORI CHE INFLUENZANO LA SUA DISPONIBILITA’ -Suoli carenti di questo elemento -pH del suolo: basso diminuisce la disponibilità di magnesio mentre pH alcalini ne aumentano la disponibilità -Rapporto Mg/Mn nel suolo: alta disponibilità manganese riduce la disponibilità di magnesio di - CEC del suolo: bassa CEC determina minore disponibilità di Mg - competizione tra cationi: suoli con aliti livelli di K o Ca tipicamente forniscono meno Mg alle piant - basse temperature del suolo SINTOMI DA DEFICIENZA DI MAGNESIO Il sintomo classico è la clorosi internervale delle foglie più vecchie In alcune specie I margini si accartocciano e si colorano dal rosso al viola Filloptosi ZOLFO - costituente degli aminoacidi - coinvolto nella sintesi di enzimi e vitamine -Promuove la formazione dei noduli nelle leguminose -Coinvolto nella produzione dei semi -Necessario nella sintesi della clorofilla - importante per organolettiche certe specie per le caratteristiche DISPONIBILITA’ DI ZOLFO NEL SUOLO -Presente come pirite, sulfidi e solfati -Contenuto soprattutto nella sostanza organica SINTOMI DA CARENZA DI ZOLFO - ingiallimenti delle foglie BORO -Essenziale per l’attività dei meristemi e per la crescita del tubetto pollinico -Convolto nella traslocazione dei carboidrati CLORO - Essenziale per la fotolisi dell’acuqa -Importante per il bilanciamento cation/anioni nella cellula RAME - costituente delle ossidasi terminali e della plastocianina -Coinvolto nei trasporti elettronici COBALTO - costituente delle ossidasi terminali e della plastocianina -Coinvolto nei trasporti elettronici MANGANESE - attivatore di molti enzimi della fotosintesi, della respirazione del processo di fissazione dell’azoto atmosferico - agisce come donatore di elettroni (fotolisi dell’acqua) - è coinvolto nelle reazioni di decarbossilazione nella respirazione MOLIBDENO - è richiesto per la fissazione biologica dell’azoto -È un cofattore dell’enzima nitrato riduttasi ZINCO - costituente dell’acido inolacetico -Attivatore di deidrogenasi e carbossilasi -È presente nell’enzima carbonico anidrasi
