Es scheint, dass Biologen großartig darin sind, -ome zu erschaffen. Da ist das Genom, der vollständige Satz genetischer Informationen, der in der DNA einer Pflanze enthalten ist. Da ist das Transkriptom, die Summe aller vom Genom exprimierten RNA, die Ihnen sagen können, welche Gene aktiv sind. Einige Biologen studieren jetzt das Ionom, aber was ist das Ionom?

Das Ionom ist definiert als die elementare Zusammensetzung einer subzellulären Struktur, Zelle, Gewebe, Organ oder Organismus. Es umfasst alle Elemente (außer Wasserstoff, H, und Sauerstoff, O), ob lebensnotwendig oder nicht-essentiell, in welcher chemischen Form auch immer sie vorkommen. Ionomie ist das Studium des Ionoms.

Biologen untersuchen seit vielen Jahren die Auswirkungen von Genotyp und Umwelt auf die elementare Zusammensetzung von Pflanzen. Das Besondere an der Ionomie ist, dass sie es ist das Studium vieler Elemente gleichzeitig, anstatt nur ein Element auf einmal. Jede Pflanze braucht nicht nur Nährstoffe, sie braucht diese Nährstoffe in einem bestimmten Gleichgewicht. Wenn sie ihre Nährstoffe nicht ausgleichen können, erbringen Pflanzen weniger Leistung und können sogar absterben.

Daher ist es ein wichtiger Faktor in Ihrem Garten, Pflanzen zu pflanzen, die die Nährstoffe im Boden ausgleichen können, und alle Düngemittel sorgfältig anzuwenden. Zum Beispiel wird Phosphor normalerweise als guter Nährstoff für eine Pflanze angesehen, aber zu viel und Es kann die Fähigkeit einer Pflanze beeinträchtigen, andere Nährstoffe wie Zink oder Mangan aufzunehmen, die sie ebenfalls aus dem Boden benötigt.

Da das Ionom mehr als Ionen enthält, ist es eigentlich eine Fehlbezeichnung und einige Leute bevorzugen den Begriff „Elementom“. Pflanzenernährungswissenschaftler bezieht sich manchmal auf das „funktionelle Ionom“Das Ionom umfasst die 14 Elemente (zusätzlich zu Kohlenstoff, C, H und O), die Pflanzen benötigen: Stickstoff (N), Phosphor (P), Kalium (K), Calcium (Ca), Magnesium (Mg), Schwefel (S), Chlor (Cl), Bor (B), Eisen (Fe), Mangan (Mn), Kupfer (Cu), Zink (Zn), Nickel (Ni) und Molybdän (Mo). Manche Autoren bezeichnen dies auch als „Nutriom“. Eine weitere Unterteilung des Ionoms ist das „Metallom“, das Folgendes umfasst:Metall- und Halbmetallspezies“. Dieser Begriff hat sein eigenes Journal, Metallomik.

Abbildung 1. (A) Beziehungen zwischen den Begriffen Ionom, Elementom, Metallom, funktionelles Ionom und Nutriom. (B) Periodensystem der Elemente, das metallische, halbmetallische und nichtmetallische Elemente darstellt, wobei die für die Pflanzenernährung wesentlichen mineralischen Elemente durch Punktierung gekennzeichnet sind.

Es gibt Leute, die an demselben Problem arbeiten, aber unterschiedliche Begriffe verwenden. Spielt das eine Rolle, wenn wir wissen, dass die Wörter alle im Großen und Ganzen dasselbe bedeuten? Ich beschloss, die Literatur zu durchsuchen, um das herauszufinden.

Am 5. Juli 2021 durchsuchte ich die Web of Science Core Collection mit den Suchbegriffen „(Ionom oder Elementom oder Nutriom oder Metallom oder Ionomik oder Elementomik oder Nutriomik oder Metallomik) und (Pflanze oder Wurzel oder Stängel oder Blatt oder Blätter oder Trieb oder Frucht oder Samen oder Korn)“. Dies ergab 380 Artikel (ohne Korrekturen) zum Thema Pflanzen. Die meisten davon waren Originalarbeiten. Etwa 15 % waren Übersichtsartikel oder redaktionelle Beiträge.

Der beliebteste Begriff war „Ionome / Ionomics“, der in 326 Artikeln vorkam, gefolgt von „Metallome / Metallomics“, der in 52 Artikeln vorkam. Die Begriffe „Elementome / Elementomics“ und „Nutriome / Nutriomics“ kamen nur in 3 bzw. 4 Artikeln vor. Die Verwendung dieser Begriffe hat seit der ersten Verwendung des Wortes „Ionom“ in einem Artikel von Kendal Hirschi (Abb. 2) an Popularität gewonnen (Abb. XNUMX).2003), aber ihre Verwendung ist deutlich geringer als die Verwendung von „Genom / Genomics“, „Transcriptome / Transcriptomics“, „Proteome / Proteomics“ oder „Metabolome / Metabolomics“, die eine längere Geschichte haben (Abb. 2).

Abbildung 2. (A) Die Anzahl der in der Web of Knowledge Core Collection aufgeführten Artikel zur Ionomie (Ionomie, Elementomik, Nutriomie oder Metallomik) von Pflanzen jedes Jahr seit 2000. (B) Die Anzahl der in der Web of Knowledge Core Collection aufgeführten Artikel Genomik, Transkriptomik, Proteomik, Transkriptomik oder Ionomik seit 1960.

David Salt (University of Nottingham) verfasste 27 der durch die Suche gefundenen Artikel und seine Mitarbeiter Ivan Baxter (Donald Danforth Plant Science Centre) und Bret Lahner (Purdue University) verfassten 23 bzw. 11 Artikel. Andere Autoren, die zu einer beträchtlichen Anzahl von Artikeln beigetragen haben, sind Marco Aurelio Zezzi Arruda (Universidade Estadual de Campinas, 13 Artikel), Toshihiro Watanabe (Hokkaido University, 12 Artikel), Takuro Shinano (Hokkaido University, 10 Artikel) und Philip White (James Hutton Institut, 10 Artikel). Die aktivsten Länder, die über „Ionomik“ veröffentlichen, sind die USA und China, was einfach die größeren Investitionen dieser Länder in die Pflanzenwissenschaft widerspiegeln könnte.

Etwa die Hälfte der gefundenen Artikel befasste sich mit dem Bereich „Pflanzenwissenschaften“, 17 % mit „Landwirtschaft“, 15 % mit „Ökologie“ und 12 % mit „Molekularbiologie“. Fast ein Drittel der Artikel beschrieb die Ionomik von Arabidopsis, während sich ein weiteres Drittel auf Getreidearten wie Reis, Weizen, Mais und Gerste konzentrierte (Abb. 3). Zu den weiteren gut untersuchten Pflanzen zählen Kreuzblütler, Sojabohnen und Tomaten. Interessanterweise befassten sich mehr Publikationen aus den USA als erwartet mit Arabidopsis und ebenso viele Publikationen aus China mit Getreidearten, insbesondere Reis.

Abbildung 3. Die funktionellen Ionome verschiedener Pflanzenarten. Das Ionom der Gerste wird von Kalium (K) dominiert. Das Ionom der Rübe enthält viel Magnesium (Mg). Das Ionom des Kohls ist durch reichlich Calcium (Ca) und Schwefel (S) gekennzeichnet. Das Ionom von Weißklee hat relativ mehr Stickstoff N als andere Arten. Daten von Neugebauer et al. (2018).

Aus neueren Studien geht klar hervor, dass sich Ionome zwischen Pflanzenarten unterscheiden (Abb. 4). Detailliertes Wissen über die unterschiedlichen Ionome von Pflanzenarten und Genotypen innerhalb von Pflanzenarten hat unser Verständnis von verbessert die Reaktionen von Pflanzen auf Nährstoffmangel und die Entwicklung von Diagnostika für diese, Pflanzenökologie und die biogeochemische Nische , hat das Genetik der Nährstoffaufnahme und innerbetrieblicher Transport, Die Evolution der Pflanzenelementzusammensetzung, die Wahl der Arten für die Phytoremediation kontaminierter Flächen und Strategien zur Verbesserung der mineralischen Ernährung von Mensch und Vieh. Studien über die Wechselwirkungen zwischen Elementen haben wichtige Informationen für ein besseres Verständnis dieser Themen geliefert.

Abbildung 4. Der Prozentsatz der in der Web of Knowledge Core Collection aufgelisteten Artikel über die Ionomie, Elementomie, Nutriomie oder Metallomik von Pflanzen, die eine ausdrückliche Erwähnung der aufgelisteten Pflanzen enthielten.

Kannst du diese Papiere finden? Nach welchen Begriffen suchen Sie?

Da Nutriomics nur in drei oder vier Artikeln verwendet wird, ist die Verwendung dieses Begriffs in einem neuen Artikel ein Wagnis. Wenn andere Leute nach neueren Forschungsergebnissen suchen, werden sie daran denken, „Nutriome“ in ihre Suche aufzunehmen? Die Artikel, die zitiert werden und Auswirkungen auf andere Wissenschaftler haben, sind die Artikel, die dieselbe Terminologie verwenden.

Wenn die Anzahl der jährlich veröffentlichten Artikel zur Ionomie dem aktuellen Trend folgt, werden es 55 etwa 2021 Artikel und 75 etwa 2025 sein. 2050 könnten es noch viel mehr sein, insbesondere wenn es sich um kostengünstige Instrumente für die simultane Multi-Element-Analyse handelt verfügbar werden. Dank der Bibliometrie sehen wir eine Zukunft für die Erforschung der elementaren Zusammensetzung von Pflanzen, die einen Begriff braucht. Dieselbe Bibliometrie sagt uns auch, welchen Begriff die meisten Menschen verwenden werden – Ionomie.