Đề tài Sinh lí học thực vật - Trao đổi khoáng ở thực vật

Trao Đổi Khoáng Ở Thực VậtHọc Phần: Sinh Lí Học Thực Vật Sinh Viên :Hoàng Thị SonNgô Thị NguyệtNguyễn Thị Thu ThủyNguyễn Thị Hồng NhungNguyễn Thị KhuyênNguyễn Thị Thanh PhươngLớp Sư Phạm Sinh K411Phụ Lục Khái niệm về dinh dưỡng khoáng và NitơVai trò sinh lí của các nguyên tố dinh dưỡng khoáng và nito đối với thực vật.Vai trò sinh lí và quá trình đồng hóa Nitơ ở thực vậtSự xâm nhập của chất khoáng vào rễ cây.Các điều kiện ảnh hưởng đến sự hút khoáng của thực vậtCơ sở sinh lí cuả việc bón phân hợp lí cho cây trồng2 Khái niệm về dinh dưỡng khoáng và NitơKhái niệm về dinh dưỡng khoáng và Nitơ.Dinh dưỡng khoáng và nito đóng vai trò đặc biệt quan trọng trong đời sống của TV Điều kiện dinh dưỡng khoáng và nito là một trong những nhân tố chi phối có hiệu quả nhất quá trình sinh trưởng và phát triển của TV Để cây sinh trưởng bình thường, cây không chỉ cần nước mà vẫn cần các chất khác do đất cung cấp34Các nguyên tố còn lại được gọi là các nguyên tố khoáng có trong tro chúng chỉ chiếm khoảng 5% lượng chất khô Khái niệm về dinh dưỡng khoáng và Nitơ5Phương pháp phân tích tro Phương pháp sinh dưỡng Phương pháp thí nghiệm đồng ruộngCác phương pháp nghiên cứu nhu cầu của cây về dinh dưỡng khoáng và nito6 Khái niệm về dinh dưỡng khoáng và NitơVai trò sinh lí của các nguyên tố dinh dưỡng khoáng và nito đối với TVNguyên tố dinh dưỡng thiêt yếuMột nguyên tố được coi là một nguyên tố thiết yếu khi nó thể hiện rõ vai trò sinh lí và khi thiếu nguyên tố đó thì cây không hoàn thành được chu trình sống của mình và không thể thay thế được bởi bất kì một nguyên tố nào khácChia làm 2 nhóm: Nguyên tố đại lượng: N, P, K, S, Ca, Mg, Si... Nguyên tố vi lượng: Fe, Mn, B, Na, Cl, Zn, Cu, Ni, Mo...78Vai trò chung của các nguyên tố dinh dưỡng thiết yếuVai trò cấu trúc: Nguyên tố dinh dưỡng khoáng và nito là thành phần bắt buộc của nhiều hợp chất hữu cơ trực tiếp tham gia xây dựng chất sống của TBVai trò điều tiếtCác loại ion và phân tử tự do tham gia điều tiết các hoạt động sống của TB và cơ theo 2 cơ chế: Điều tiết hoạt tính enzim và điều tiết trạng thái hóa keo9Vai trò sinh lí của các nguyên tố dinh dưỡng khoáng và nito đối với TVVai trò chung của các nguyên tố dinh dưỡng thiết yếuCác nguyên tố khoáng điều tiết hoạt tính enzim theo cơ chế hoạt hóa hoặc ức chế chúng Các nguyên tố khoáng tham gia điều tiết trạng thái keo TB chất rõ rệtTrên cơ sở điều tiết qua các hệ enzim và qua hệ keo TB chất, các nguyên tố khoáng có tác dụng lên quá trình trao đổi chất và các hoạt động sinh lí của cơ thể TV như quang hợp, hô hấp, sinh trưởng, phát triển10Vai trò sinh lí các nguyên tố dinh dưỡng khoáng ở thực vật có 74 nguyên tố hóa học:nguyên tố đa lượng có 11 loại chiếm 99,95%.Chủ yếu tham gia vào vai trò cấu trúc ( trừ K ) thành phần cấu tạo nên các đại phân tử.Có ảnh hưởng đến tính thấm của hệ thống keoNguyên tố vi lượng chiếm 0,05% số còn lại và có vai trò quan trọng trong đời sống cây trồng.Tạo nên các phức chất hoạt tính cao.Đóng vai trò chất xúc tác trong các phản ứng hóa sinh.Đảm bảo chất lượng sản phẩm của sinh phẩm.Đảm bảo tính mềm dẻo, tính thích ứng cao, chống chịu tốt.1112Vai trò sinh lí và quá trình đồng hóa Nitơ ở thực vậtVai trò sinh lí của nguyên tố NitoNitơ là một nguyên tố dinh dưỡng khoáng thiết yếu của TV. Nitơ được rễ cây hấp thụ từ môi trường ở dạng NH4+ và NO3-. Trong cây NO3- được khử thành NH4+ . Nitơ có vai trò quan trọng đối với đời sống của TV: * Tham gia cấu tạo nên các phân tử protein, enzim, coenzim, axit nucleic, diệp lục, ATP  ảnh hưởng đến mức độ hoạt động của tế bào. * Tham gia điều tiết các quá trình trao đổi chất và trạng thái ngậm nước của tế bào 13Nguồn cung cấp Nito cho câyNitơ trong không khí: Nitơ phân tử (N2) trong khí quyển chiếm khoảng gần 80%, cây không thể hấp thụ được N2, còn NO và NO2 trong khí quyển là độc hại với TV. Các vi sinh vật cố định đạm có enzim nitrôgenaza có khả năng liên kết N2 với hidro tạo thành NH3 thì cây mới đồng hóa được.Nitơ trong đất: Nguồn cung cấp chủ yếu nitơ cho cây là đất. Nitơ trong đất tồn tại ở 2 dạng: nitơ vô cơ (nitơ khoáng) và nitơ hữu cơ (trong xác SV).Rễ cây chỉ hấp thụ từ đất nitơ vô cơ ở dạng: NH4+ và NO3-.Cây không hấp thụ trực tiếp nitơ trong xác SV mà phải nhờ các VSV trong đất khoáng hoá thành: NH4+ và NO3-.14Trong môi trường đất và nước thường diễn ra 2 quá trình: amon hóa và nitrat hóa nhờ hoạt động của vi sinh vậtQuá trình Amon hóa nhờ sinh vật dị dưỡng: Nito hữu cơ của đất vi khuẩn RNH2 + CO2 + sản phẩm phụNito hữu cơ RNH2 + H2 O NH3 + ROHNito hữu cơ NH3 + H2 O NH4 + OH Quá trình Nitrat hóa nhờ vi khuẩn tự dưỡng2 NH3 Nitrosomonas 2HNO2 + H2 O + 158 Kcal2HNO2 + O2 2HNO3 + 38 Kcal15Nguồn cung cấp Nito cho cây16Quá trình cố định Nito phân tửTổng hợp amoni ( NH3 ) từ nitơ phân tử (N2) :* Con đường hoá học: xảy ra ở công nghiệp. * Con đường sinh học: do VSV thực hiện (các VK này có enzim nitrogenaza có khả năng bẻ gãy 3 liên kết cộng hoá trị của nitơ để liên kết với hidro tạo ra NH3), gồm 2 nhóm: + Nhóm VSV sống tự do như VK lam có nhiều ở ruộng lúa. + Nhóm VSV sống cộng sinh với TV như VK nốt sần ở rễ cây họ Đậu. 17Quá trình đồng hóa Nito trong câySự đồng hoá Nitơ trong mô TV gồm 2 quá trình: . Quá trình khử nitrat:- Là quá trình chuyển hoá NO3- thành NH4+, có sự tham gia của Mo, Fe, Cu, Mn và Mg được thực hiện ở mô rễ và mô lá theo sơ đồ  NO3- (amoni) NO2 (nitrit ) NH4+ (nitrat)18 Quá trình đồng hoá NH4+trong mô TV: Theo 3 con đường: * Amin hoá trực tiếp các xeto axit: Xeto axit + NH3 axit aminVí dụ: axit pyruvic + NH3 Alanin*Cơ chế chuyển vị amin:  axit amin + xêto axit Axit amin mới+ xeto axit mớiVí dụ: axit glutamic +axit pyruvic alanin + axit xetoglutaric  19Quá trình đồng hóa Nito trong cây* Cơ chế amit hóa:  NH3 + axit amin đicacboxilic amit Ví dụ : axit aspactic + NH3 asparaginSự hình thành amit có ý nghĩa sinh học quan trọng :+ Đó là cách giải độc NH3 tốt nhất (NH3 tích luỹ lại sẽ gây độc cho tế bào) + Amit là nguồn dự trữ NH3 cho quá trình tổng hợp a. amin khi cần thiết. 20Quá trình đồng hóa Nito trong câyChu trình Nito21Sự xâm nhập của chất khoáng vào rễ cây1. Rễ là cơ quan hấp thụ các chất khoáng - Rễ cây đâm sâu và lan rộng trong môi trường để tìm nước và các chất dinh dưỡng, đồng thời tiết ra môi trường H+, các chất có hoạt tính enzim, các ion hữu cơ có thể trao đổi với các ion khoáng cây cần có trong dung dịch keo đất222. Đặc điểm chung về hấp thụ các chất khoáng ở thực vật Thực vật chỉ hấp thụ các chất khoáng ở dạng hòa tan ( dạng các ion ) và phụ thuộc vào bản chất, nồng độ và tỉ lệ các thành phần trong môi trường. Tế bào lông hút và biểu bì rễ còn non có khả năng hấp thụ chọn lọc 23Sự xâm nhập của chất khoáng vào rễ cây2. Đặc điểm chung về hấp thụ các chất khoáng ở thực vậta. Hai cơ chế hấp thụ các ion khoángHấp thụ thụ động: là sự vận chuyển ion theo chiều gradient ( sự chênh lệch ) nồng độ, không đòi hỏi năng lượng ATP từ hô hấp - Hấp thụ chủ động: là sự di chuyển các ion ngược chiều gradient điện hóa và đòi hỏi năng lượng ATP từ hô hấp24252. Đặc điểm chung về hấp thụ các chất khoáng ở thực vậtb. Dòng các chất tan xâm nhập vào rễ cây Dòng các ion đi vào gian bào: Các chất khoáng di chuyển thành dòng ion vào gian bào theo gradient nồng độ và đc tăng tốc bởi dòng nước đi vào Sự trao đổi tiếp túc giữa các ion trên hạt keo đất và rễ: là sự trao đổi tiếp xúc đòi hỏi bề mặt các tế bào rễ phải áp sát bề mặt hình keo đất263. Sự vận chuyển các chất khoáng trong cây Thực vật bậc cao có cầu tạo mạch dẫn gồm mạch gỗ ( xylem ) và mạch rây ( phloem ) Dòng vận chuyển hướng tâm ở rễ theo 2 con đường: Đường theo gian bào và đường đi qua tế bào - Dòng vận chuyển đi lên theo mạch gỗ (xylem): là đường vận chuyển xa nhất nhưng dễ dàng2728 Dòng vận chuyển đi xuống theo mạch rây (phloem): là quá trình vận chuyển khoáng từ bộ phận già sang bộ phận non của cây hoặc trước khi kết thúc thời kì sinh trưởng chúng đc vận chuyển đến hoa quả hoặc mô dự trữ. Dịch mạch rây có đặc điểm: nồng độ K+ cao (từ 50-200mM/l), độ pH=8-8,5, nồng độ ATP khoảng 0,4mM/l293. Sự vận chuyển các chất khoáng trong cây30Các điều kiện ảnh hưởng đến sự hút khoáng của thực vậtCác yếu tố bên ngoàiĐộ PH: độ pH acid sẽ làm tiêu biến lông hút, khi độ pH cao một số chất khoáng sẽ chuyển thành dạng khó tiêu đối với cây.Độ ẩm đất: nước là dung môi hào tan các chất khoáng, ảnh hưởng đến sự sinh trưởng của bộ rễ cây gây ảnh hưởng đến các quá trình sinh lí của cây nhất là quang hợp.Nhiệt độ: quá trình hút khoáng rất phụ thuộc vào nhiệt độÁnh sáng: ánh sáng ảnh hưởng đến quang hợp kéo theo làm tăng tốc độ hấp thụ N,P,K ở thực vật.3132Các yếu tố bên trongDinh dưỡng khoáng là quá trình sinh lí rất phụ thuộc vào đặc điểm di truyền của giống cây, vào quá trình quang hợp, hô hấp,sinh trưởng và phát triển...Quá trình dinh dưỡng khoáng của 1 loại cây thường biến động có quy luật trong quá trình phát triển cá thể của giống đó. Dinh dưỡng khoáng và quang hợp có liên quan trực tiếp đến năng suất và chất lượng sinh phẩm.Dinh dưỡng khoáng và hô hấp có mối quan hệ chặt chẽ từ khâu hấp thụ các chất dinh dưỡng đến khâu đồng hóa chúng.33Cơ sở sinh lí cuả việc bón phân hợp lí cho cây trồngCơ sở sinh líThực vật lấy năng lượng ánh sáng từ mặt trời, nước, khí CO2 O2 và các chất khoáng.Nó tự tổng hợp hợp các loại chất hữu cơ để tự dưỡng trong đó có các acid amin. vitamin không thể thay thế đối với các sinh vật tự dưỡng.Thực vật chỉ cần lượng nhỏ các chất khoáng với tỉ lệ nhất định. 3435Cơ sở sinh líThực vật có khả năng chọn lọc các nguyên tố cần thiết bằng các cơ chế lí, hóa và sinh họcThực vật sử dụng các chất khóang để tổng hợp nên các đại phân tử điều tiết mọi hoạt động sống của tế bào và cơ thểDinh dưỡng khoáng ở thực vật có mối quan hệ hữu cơ với mọi quá trình sinh lí khác của cơ thể, đồng thời cũng phụ thuộc vào mọi điều kiện của môi trường3637Các phương pháp bón phânPhương pháp cổ truyền: bón phân vào đất, đơn giản dễ thực hiện mà hiệu quả cao.Cũng có thể dùng dung dịch dinh dưỡng phun lên lá, vì cây có thể hấp thu dinh dưỡng toàn thân nhất là lá.Tẩm rễ cây vào dung dịch dinh dưỡng.38The End39