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La nutrizione minerale Ovvero gli ioni inorganici necessari alla pianta e modalità di assorbimento e assimilazione Assorbimento degli elementi minerali: riguarda il loro prelievo dal suolo da parte delle radici Assimilazione degli elementi minerali: riguarda l’incorporazione degli elementi minerali nei composti organici quali pigmenti, cofattori di enzimi, lipidi, acidi nucleici o amminoacidi Necessita’ nutritive della pianta Non tutti gli elementi minerali presenti nella biosfera sono necessari per la crescita e sviluppo della pianta, soltanto alcuni si sono dimostrati essenziali Elemento essenziale: elemento con un definito ruolo fisiologico la cui assenza impedisce il completamento del ciclo biologico di una pianta Macronutrienti: elementi richiesti in notevole quantita’ per la crescita della pianta Micronutrienti: elementi richiesti in tracce o piccole quantita’ per la crescita della pianta (elevata presenza di tali elementi nella sostanza secca). (presenza di tracce di tali elementi nella sostanza secca). Funzione biologica degli elementi •C, H, O – carboidrati amido cellulosa •C, H, O, N, S – Proteine Es. Metionina •C, H, N, O, P – Fosfolipidi •Ca – lamella mediana, segnalazione •Mg – clorofilla P – DNA, ATP •K – turgidità della cellula •Cl – turgidità della cellula e attività enzimatica Come si fa a dimostrare che un elemento è essenziale? Colture idroponiche Esempio di terreno nutritivo per piante Un problema della crescita delle piante in soluzione nutritiva è la disponibilità di Fe Il Fe fornito come sale inorganico (es. FeSO4 o Fe(NO3)2 può precipitare come idrossido di Fe Se nella soluzione sono presenti sali di fosfato si formerà anche l’insolubile fosfato di Fe Sali insolubili o parzialmente solubili possono essere assimilati mediante l’uso di chelanti DTPA o Acido pentetico Sintomi di specifiche carenze nutrizionali Sintomi della carenza di elementi nutritivi sono l’espressione dei disordini metabolici che risultano dall’insufficiente essenziale rifornimento dell’elemento Nelle carenze nutrizionali si deve considerare anche la mobilità di un elemento I sintomi da carenza si manifestranno per primi nelle foglie più vecchie I sintomi da carenza si manifestranno per primi nelle foglie più giovani Relazione tra abbondanza di nutrienti e resistenza ai patogeni Solo lo stress da carenza di nutrienti e’ dannoso? Relazione fra resa o crescita e contenuto di elementi nutritivi Contenuto minimo dell’elemento nel tessuto, che è correlato con la massima crescita o resa Per valutare la relazione fra l’accrescimento e il contenuto di un elemento nutritivo nel tessuto si costruiscono diverse curve, una per ogni elemento, una per ogni tessuto ed età del tessuto. Poiché N, P e K sono i principali responsabili della limitazione della produttività agricola, è importante produrre almeno le curve per questi elementi Trattamento delle carenze nutrizionali Implica: •Analisi del terreno •Somministrazione di fertilizzanti chimici o organici 1. I fertilizzanti chimici contengono sali inorganici (generalmente macronutrienti) e possono essere: • diretti se contengono solo un elemento (es. superfosfati, nitrato di ammonio) • composti se contengono due o più elementi (la loro % viene indicata; es. 14-14-10, corrisponde alla % di N, P e K) 2. I fertilizzanti organici contengono gli elementi nutritivi minerali nella forma di molecole organiche complesse. In questo caso le sostanze organiche prima di rendere disponibili gli elementi minerali devono essere degradate dai microrganismi attraverso un processo detto mineralizzazione Relazione tra pH del suolo e disponibilità degli elementi nutritivi I fertilizzanti chimici possono anche essere applicati per modificare il pH del suolo •L’aggiunta di calce può essere usata per aumentare il pH dei suoli acidi •L’aggiunta di zolfo può essere usata per diminuire il pH dei suoli alcalini Per il reperimento di H2O ed elementi minerali le piante sviluppano un esteso sistema radicale Il microambiente che circonda le radici è detto rizosfera Il sistema radicale delle dicotiledoni si sviluppa lungo un singolo asse radicale principale detto radice primaria, da cui si sviluppano le radici secondarie Sistema radicale fibroso delle monocotiledoni. I tre-sei assi radicali primari sono affiancati da radici avventizie (dette nodali o di sostegno), che sono importanti per l’assorbimento ma anche per il sostegno, ma non vanno in profondità come la radice primaria delle dicotiledoni Lo sviluppo della radice dipende dall’attività dei meristemi apicali e laterali Le condizioni idriche del terreno hanno una notevole importanza sullo sviluppo del sistema radicale A) Radici monocotiledoni (suolo arido) B) Radici monocotiledoni (suolo irrigato) L’assorbimento degli elementi minerali avviene sull’intera superficie radicale Le cellule epidermiche delle radice hanno estensioni, peli radicali, che aumentano la superficie di assorbimento Maggiore assorbimento nella parte apicale della radice Le parti più vecchie hanno un’esodermide, cellule con pareti cellulari con sostanze cerose, idrofobiche. Micorrize Associazione di funghi micorrizici con il sistema radicale Risultano micorrizate l’83% di dicotiledoni monocotiledoni e tutte le gimnosperme. ed il 79% di Le Micorrize amplificano il sistema radicale e facilitano l’acquisizione di elementi minerali come il fosforo (relativamente immobile). Le piante cedono carboidrati ai funghi. Le piante tendono comunque a sopprimere l’associazione micorrizica in condizioni di elevata disponibilita’ di elementi nutritivi Micorrize ectotrofiche Funghi micorrizici Micorrize vescicolo-arbusculari Micorrize ectotrofiche Le ife fungine circondano la radice producendo una guaina fungina che penetra nello spazio intercellulare del parenchima corticale per formare il reticolo di Hartig. Micorrize vescicolo-arbuscolari Le ife fungine crescono fra gli spazi intercellulari di parete del parenchima corticale e penetrano all’interno delle singole cellule. Le ife non rompono le membrane ma vengono circondate da esse formando vescicole o arbuscoli. Questi ultimi partecipano agli scambi di elementi nutritivi.
