In diesem und meinen nächsten Posts schließen wir unseren Blick auf essentielle Pflanzen-Makronährstoffe ab, der in begann einige früher Artikel, und dieses Mal konzentrieren wir uns auf die letzten vier der neun Elemente – C, H, O, P, K, N, S, Ca und Mg – in dieser Kategorie (und versuchen, diesem Quartett eine Cuttings-ähnliche Wendung zu verleihen).

Stickstoff, in einer kleinen Lösung …

Stickstoff (N) ist ein Hauptbestandteil vieler Verbindungen in Pflanzen, zB ist er in allen vorhanden Aminosäuren, die die Bausteine ​​von sind proteiny - und daher Zellmembranen, Enzyme und ernährungsphysiologisch wichtige Speicher- oder Reserveproteine; und es ist ein wichtiger Bestandteil von Nukleotiden, die Hauptbestandteile von sind Nukleinsäuren, sowie RNA (Ribonukleinsäure) und DNA (Desoxyribonukleinsäure)und des „Energiemoleküls“ ATP (Adenosintriphosphat)Als Hauptbestandteil von Pflanzen wird Stickstoff in relativ großen Mengen benötigt – daher wird er als Makronährstoff bezeichnet. Man könnte also meinen, es sei ein Glück, dass Pflanzen praktisch von unbegrenzten Mengen an Stickstoff umgeben sind. Stickstoff in der Atmosphäre, die aus ca. 78 % von dieses gasförmige Element in Form von Distickstoff, N₂Leider können Pflanzen es in diesem Zustand nicht nutzen; es muss in für sie verwertbare Formen wie Ammonium (NH₄⁺) umgewandelt werden.₄⁺, von Ammoniak – NH₃) und Nitrat (NO₃^-) Ionen.

Während Pflanzen N nicht selbst umwandeln können₂ in NH₃, viele Pflanzengruppen – z. B. berühmt, die Hülsenfrüchte – haben sich mit Bakterien zusammengetan, die diese chemische Reaktion in dem Prozess durchführen können, der als bekannt ist Stickstoff-FixierungEin Teil dieses fixierten Stickstoffs wird von der Pflanze genutzt, die den mutualistischen Mikroorganismus beherbergt, gewissermaßen als Miete für das Zuhause, das die Pflanze den Bakterien bietet. wurzelständige Knötchen.

Leider sind viele weitere Pflanzen nicht mit dieser eingebauten stickstofffixierenden Partnerschaft gesegnet und sind auf geeignete Formen von fixiertem Stickstoff aus der Umgebung angewiesen, z. B. NO₃^-. Da N im Boden häufig knapp ist, ist es das oft erwähnt als ein limitierender Nährstoff – ein essentieller Nährstoff, dessen Menge das allgemeine Pflanzenwachstum und die Entwicklung begrenzt. In der Landwirtschaft wird dieser Mangel üblicherweise durch Zugabe von behoben chemische Dünger, die zusätzlich zum N häufig Phosphor (P) und Kalium (K) enthalten. Während durch diesen menschlichen Eingriff die gewünschte Steigerung des Pflanzenwachstums/Ertrags erzielt wird, wird nicht der gesamte zugesetzte Stickstoff – und häufig auch Phosphor – von aufgenommen die Ernte; erhebliche Mengen an N und P landen in Süßwassersystemen, wo sie höchst unerwünschte Probleme verursachen können, wie z EutrophierungDas ist nicht nur umweltschädlich, sondern auch kostspielig – „Stickstoffdünger kostet US-Landwirte jedes Jahr etwa 8 Milliarden US-Dollar …“.

Wäre es nicht großartig, wenn Nicht-Leguminosen davon überzeugt werden könnten, N-fixierende bakterielle Partnerschaften einzugehen? Ja und Arbeit von Yan Liang et al. (Forschung 341: 1384–1387, 2013) unterstützt diese Ansicht. Das hat das Team des Plant Molecular Biology and Biotechnology Research Center (Südkorea) und der University of Missouri (USA) gezeigt Nicht-Hülsenfrüchte – in diesem Fall altmodisch Arabidopsis thaliana, Zea Mays ('Mais') und Solanum (Tomate) – haben die Fähigkeit, auf das rhizobische Lipo-Chitin zu reagieren Nod-Faktoren die vom Möchtegern-Symbiotikum freigesetzt werden Rhizobien Bakterien und Signalmoleküle, die die Knöllchenbildung bei Leguminosen auslösen. Obwohl es noch einige Zeit dauern wird, bis wir auch bei stickstofffixierenden Nicht-Leguminosen wie Mais und Tomaten Knöllchen bilden können, zeigt diese Entdeckung zumindest, dass die Rhizobien als „freundliche Bakterien“ erkannt werden – die Pflanzen müssen lediglich daran gewöhnt werden, dass die Mikroorganismen in ihr Gewebe eindringen und die Knöllchen bilden usw.

[Obwohl allgemein anerkannt wird, dass es 17 sind essentielle Pflanzennährstoffe, Kobalt (Co) is zusätzlich von den Bakterien der N-fixierenden Knötchen benötigt, daher ist Co in diesen Fällen indirekt ein 18. essentieller Nährstoff – Anm. d. Red.]