BÖLÜM 5 MİNERAL BESLENME

Transkript

1 BÖLÜM 5 MİNERAL BESLENME

2 Bitkinin toprağa bağlanması Su ve mineralleri depolaması ve bitkiye verilmesi Toprak tipi Toprağın yapısı, iyon değişim kapasitesi, ph değeri, mineral madde içeriği ve bunların kullanılabilirliği Hidroponik ve aeroponik kültür tekniği Besin çözeltileri (Hoagland ve Hewit çözeltisi)

3

4 TOPRAĞIN YAPISI

5 1- Kumlu topraklar - Porlar büyük - Organik madde az - Tarla kapasitesi ve mineralleri tutuma özelliği az - Besin içeriği düşük

6 2- Killi topraklar: - Su ve mineralleri tutma özelliği yüksek - Yüzey/hacim oranı büyük - Kil partikülleri (-) yüklü - Su ve hava hareketi düşük

7 3- Humuslu topraklar: - Organik madde içeriği yüksek - Su ve hava hareketi iyi - (+) ve (-) yüklü iyonları bağlar - Tarla kapasitesi yüksek - Por aralıkları orta büyüklükte

8

9 Tindal etkisi TOPRAĞIN KOLLOİDAL Kil kolloidleri (-) yüklüdür ÖZELLİĞİ Kolloidlerde birim alan başına yüzey alanı fazladır (özel yüzey alanı) Suyu kuvvetle tutarlar

10 Kil Kolloidlerinin özellikleri Negatif yükler Katyon değişimi Katyonların kalma süresi ve yeteneği Özel yüzey alanı fazla

11 Toprak kolloidleri-katyon etkileşimleri Kolloidlerin katyonlara olan ilgisi Elektrostatik etkileşim Al +3 >H + >Ca +2 >Mg +2 >K + = NH + >Na + Katyon absorbsiyonu reversible bir olaydır İyon değişimi-adsorbsiyon

12 İyon değişim kapasitesi-toprak tipi İnce partikül-iyon bağlama kapasitesi yüksek ph nötrkullanılabilirlik yüksek H + -katyon değişimi Asit yağmurlarıtoprağın fakirleşmesi

13 H + -toprak partiküllerine geçiş Organik maddelerin mikrobiyal parçalanması- H 2 O 2 oluşumu-oksidasyon-asit üretimi Köklerdeki solunum-co 2 oluşumu CO 2 + H 2 O H 2 CO 3 H + + HCO Toprak kolloidleri-ana kaynak - İyonlar-ara kaynak - İyon kaynağı-kayaların aşınması

14 Toprak kolloidleri-anyonlar Kolloidler (-) yüklü Anyonlar (-) yüklü NO 3 - Ötrofikasyon İnsan ve hayvanlarda zehirlenme Fosfat ve sülfat anyonları bazen bağlanabilir

15

16 Toprağın ph değeri-besin kullanımı Ca, Mg, K, P-asidik toprakta fazla adsorblanır H 2 PO 4 - Bazik toprakta-hpo 4-2 ve PO 4-3 Bazik toprak-fe, Mn, Al kullanımı az Karbonat tuzları, kristal form Asit yağmurları-toprağın fakirleşmesi Bazik toprak-oh - ile nitrat ve fosfat rekabeti

17 Fe eksikliği-şelasyon-edta Sitrik asit-fe Toprağın asitlenmesi (asit bileşikleri, kükürtlü bileşikler) Kireçleme (CaCO 3, CaO, Ca(OH) 2 Demir alınımı: Kafeik asit ve fitosideroforlar (Gramineae)

18 BESİN İYONLARININ ALINIMI - Kök uçları ve tüm kök yüzeyi 1- Pasif iyon alınımı 2- Aktif iyon alınımı - Hücrenin içi daha negatif

19 Nitrat, klor, fosfat ve sülfat aktif alınır Na, Mg ve Ca pasif Tonoplast

20 Zar proteinleri (permeazlar) Transport proteinleri - Pompalar - Taşıyıcılar (porter) - Kanallar

21 KOLAYLAŞTIRILMIŞ DİFÜZYON Kolaylaştırılmış difüzyon Konsantrasyon gradienti

22 KOLAYLAŞTIRILMIŞ DİFÜZYON Hücre dışı Hücre içi

23 POMPALAR ATP hidrolizi Tek yönlü taşınım Pompa proteininde yapısal değişim Hücre zarı ve tonoplast Ca ve proton (H + ) pompaları

24 TAŞICILAR (PORTER) Proton ve iyon karşılıklı yer değiştirir Kotransport Simport 2 proton sitoplazmaya-1 klor sitoplazmaya Şekerlerin alınımı Antiport Proton sitoplazmaya-katyon hücre dışına

25 Proton pompası Sukroz-proton taşıyıcısı Sukroz KOTRANSPORT

26 SİMPORT ANTİPORT KOTRANSPORT

27 Hücre zarında 2 tane K taşıyıcısı KUP/HAK/KT ve HKT Katyon-proton antitaşıyıcıları (CPA proteinleri Halofit bitkilerde Na-proton antitaşıyıcıları Tuz stresine tolarans SOS1 geni Kökten Na atılması ve transpirasyonla taşınması sos1-mutant

28 TAŞIYICI PROTEİNLER

29 KANALLAR Birkaç alt birim-protein yapısında K kanalları, klor kanalları, Ca kanalları Açılma-kapanma Taşınım daha hızlı Açılma-ışık, hormonlar, iyon varlığı, membranın elektriksel potansiyeli Uniport

30 KANAL PROTEİNLERİ

31 KATYON KANALLARI Shaker kanalları-k-stoma bekçi hücreleri Siklik nükleotid katyon kanalları-k, Ca ve Na-cGMP bağlanması Tonoplastta-TPK/VK kanalları-k TPC1/SV kanalları-vakuolden Ca çıkışı

32 ANYON KANALLARI NO 3-, Cl -, SO 4-2 ve PO 4-3 Malat (-2 yüklü) SLAC1 proteini

33 TAŞIYICILARIN SPESİFİKLİĞİ K ve Na taşıyıcıları Cl ve F taşıyıcıları K alınımı Rb ile inhibe Cl alınımı Br ile inhibe Ca-K ve Br alınımını hızlandırır Sinergistik etki Antagonistik etki

34 AKTİF TAŞINIM-ATP ATPaz-proton pompaları Reversible fonksiyon Primer aktif taşınım ph düzenlemesi, büyüme, niktinasti, floem yüklenmesi, stoma hareketleri, sakkaroz taşınımı Proton taşınımı-anyonların vakuole alınmasıkatyonların vakuole alınması Simport ve antiport-sekonder aktif taşınım Solunum inhibitörler-siyanür ve 2,4-dinitrofenol

35 BİTKİDE İYON HAREKETİ Endodermise kadar- apoplastik ve simplastik Ksileme kadar-simplastik Ksilem parankiması-trake ve trakeid-ksilem YÜKLENMESİ Vertikal taşınım-ksilem Yanal taşınım-kambiyum Floem-iki yönlü taşınım Yapraktan gövdeye Eksiklik belirtileri yaşlı yapraklarda-hareketli Eksiklik belirtileri genç yapraklarda-hareketsiz

36 FOLİAR İYON ALINIMI Yapraklar Sucul bitkilerde kutikula yok Karasal bitkilerde püskürtme Fe, Mn, Zn, Cu Tween 20 veya 80 Serin saatlerde Buğday-azot

37 MİNERAL MADDELERİN BİTKİDEKİ GÖREVLERİ 1- Genel Görevleri a- Ozmotik fonksiyon: - Çözeltilerin su potansiyeli b- Yapısal fonksiyon: - Karbohidratlar, lipidler, proteinler, enzimler, klorofil, koenzimler c- Biyokimyasal fonksiyon: - Kofaktörler, ATP

38 2- Özel görevleri: - C, H, O A- Azot (N): Aminoasit ve proteinler, pürin ve pirimidinler, porfirinler, koenzimler - Odunlu gövde gelişimi - Antosiyanin birikimi-mor renk B- Fosfor (P): Nükleik asitler, şeker fosfatlar, fosfolipidler, ATP, NAD, NADP - Meristematik bölgeler - Nekroz C- Kükürt (S): Sistein ve metionin, koenzim A, biyotin ve tiamin, Fe-S proteinleri - Brassicaceae - Herbivorlara karşı savunma

39 D- Kalsiyum (Ca): - Hücre bölünmesi, hücre plağı, iğ iplikleri, orta lamel - Sekonder messenger, Ca-kalmodulin kompleksi - Zar geçirgenliği, bazı enzimlerin aktivatörü karbohidrat taşınımı, meristemler E- Potasyum (K): - Ozmoregülasyon - Stoma ve bitki hareketleri - Enzim aktivasyonu, peptid bağlarının ve karbohidratların sentezini sağlayan enzimler

40 F- Silisyum (Si) - Çeper - Diatome ve at kuyrukları - Büyüme, üreme yeteneği ve stres dayanıklılığı - Mantar hastalıklarına duyarlılık G- Magnezyum (Mg): - Klorofil - CO 2 fiksasyon reaksiyonlarındaki rubilozdifosfat karboksilaz ve PEPC enzimlerinin aktivasyonu - Ribozom stabilitesi H- Demir (Fe): - Ferrik (Fe +3 ) ve çözünebilir ferrous (Fe +2 ) formunda alınır - Klorosis, enzim aktivasyonu I- Mangan (Mn): - Solunum ve azot metabolizmasındaki enzimlerin aktivasyonu - Krebs döngüsü, Hill reaksiyonu

41 J- Bakır (Cu): - Kullanılabilir formu Cu +2 - Az oksijenli topraklarda Cu + formu - Enzim kofaktörü - Polifenol oksidaz - Süperoksit dismutaz K- Bor (B): - Çeperde bulunur - Hücre bölünmesi ve uzaması - Hormon ve nükleik asit metabolizması - Polen tüpü çimlenmesi - Karbohidrat taşınımı ve fotosentez L- Molibden (Mo): - Azot fiksasyonu, nitrat asimilasyonu - Nitrogenaz ve nitrat redüktaz için kofaktör

42 M- Çinko (Zn): - İndol-3-asetik asit (IAA) sentezi - Protein sentezi - Alkol dehidrogenaz, karbonik anhidraz, süperoksit dismutaz N- Klor (Cl): - Hücre bölünmesi - Fotosentez (elektron taşınımı ve Hill reaksiyonu) O- Nikel (Ni): - Üreaz ve hidrogenaz enzimlerinin bileşeni - Azot taşınımı Ö- Sodyum (Na): - C4 ve CAM mekanizmasında CO2 nin yakalanması - Hücre genişlemesi ve büyümesi - Halofit

43 BİTKİ BESLENMESİ- MİKROORGANİZMALAR 1- Bakteriler 2- Mantarlar

44 1- BAKTERİLER Bakteriler-kök salgıları İndirgen şekerler, amino asitler, çözünür amidler Müsilaj Azot fiksasyonu Azotun alınabilecek forma dönüşümü P dönüşümü ve alınımı Köklerde lateral büyüme Proteoid kök oluşumu-iaa

45 PROTEOİD KÖKLER

46 2- FUNGUSLAR (MİKORİZA) Basidiomycetes ve Ascomycetes Mikoriza Aşırı yağmur-fakir topraklar Çam ağaçları, orkideler Asitlik Mutualizm Spesifiklik

47 A- Ektotrofik mikoriza (Ektomikoriza) - Miseller kök korteksine kadar gider - Kök bir kılıf gibi sarılır - Hartig ağı - Gymnosperm ve odunlu Angiospermler

48

49 2- Endotrofik mikoriza (Endomikoriza) - Kök çevresinde kılıf oluşmaz - Hifler korteks hücrelerinin içine kadar gider - Vesiküler-arbuskular mikoriza - Chenopodiaceae ve Brassicaceae hariç tüm otsu Angiospermlerde bulunur - P, Zn ve Cu alınımı

50 Endotrofik mikoriza

51 TOPRAK GÜBRELERİ Toprağın mineral kaynağı Toprakta mineralllerin azalma nedenleri Tam gübre (N-P-K) Azot, P 2 O 5 (fosfor pentoksit), K 2 O (potasyum oksit) Ahır atıkları, ürün atıkları, balık atıkları Organik ve inorganik gübreler İnorganik gübreler-toprak bozulması-inorganik madde azalması, humus azalması Katı, sıvı ve gaz gübreler Gübrelerin etkinlik süresi Toprakta kalma süresi Çözünme süresi Plastik kapsüller