Fosfor: Projevy deficience P: - 0,2-0,5 % SH rostlin. - často limitující minerální živina (v substrátu většinou v koncentracích kolem 1

Rozměr: px

Začít zobrazení ze stránky:

Download "Fosfor: Projevy deficience P: - 0,2-0,5 % SH rostlin. - často limitující minerální živina (v substrátu většinou v koncentracích kolem 1"

Renáta Nováková
před 5 lety
Počet zobrazení:

Fosfor: Buchanan 2000-0,2-0,5 % SH rostlin -

většinou v koncentracích kolem 1 µm) - toxicita

Cajanus cajan při 0,3-0,5%, Vigna mungo při

Vigna Cajanus kontrolní rostlina Projevy

listová plocha, menší počet listů - tmavé

zvýšení poměru R/S - přednostní alokace P do

sacharidů (sacharosa) - změny v morfologii

1 Fosfor: Buchanan ,2-0,5 % SH rostlin - často limitující minerální živina (v substrátu většinou v koncentracích kolem 1 µm) - toxicita velmi zřídka nad 1% SH (např. Cajanus cajan při 0,3-0,5%, Vigna mungo při 0,6-0,7%) - má v rostlině řadu důležitých funkcí Vigna Cajanus kontrolní rostlina Projevy deficience P: P deficientní rostlina - menší listová plocha, menší počet listů - tmavé zbarvení listů - snížená účinnost fotosyntézy - zvýšení poměru R/S - přednostní alokace P do podzemní části rostliny - změny v alokaci sacharidů (sacharosa) - změny v morfologii kořenového systému (tvorba proteoidních kořenů) - omezení tvorby reproduktivních orgánů Vaněk a kol 1999

2 Brady a Weil 2002

3 Brady a Weil 2002

4 Brady a Weil 2002

5 Brady a Weil 2002

6 Fosforečná hnojiva: pol. 18. st. - mleté kosti, popel z kostí, koprolit superfosfát od r (Anglie) - jednoduchý - významným ukazatelem kvality je obsah těžkých kovů a radionuklidů např. uran: ppm x 4ppm - trojitý Ca(H 2 PO 4 ) 2 + CaSO 4 (7,5-8,5 % P) Ca(H 2 PO 4 ) 2 Suroviny: apatity fosfority (20-21 % P) miliony t Afrika Asie Australie Evropa Severní Amerika Jižní Amerika celk. světová spotřeba spotřeba fosfátových hnojiv zdroj dat: FAOSTAT

7 Příjem rostlinami: - H 2 PO aktivně (Km = 1-5 µm) +P -P (1 den) -P (7 dní) Brady a Weil P (14 dní) Buchanan 2000

8 - u kvasinky: PHO regulon (PHO84, ) - u rostlin: - Pht1 rodina (vysokoafinitní příjem P z prostředí) six-loop-six struktura Buchanan 2000

9 - Pht1;1, Pht1;2 a Pht1;4 (rostlina x půda) - např. AtPT1 a AtPT2 (Arabidopsis) nebo LePT1 a LePT2 (rajče) Regulace příjmu: prostřednictvím transkripce klíčový je vnitřní status rostliny in situ lokalizace LePT1 (Pht1;1) LePT2 (Pht1;2) +P -P Liu et al. 1998

10 - transport P v rostlině: Pht2 rodina - v chloroplastech (Pht2;1) nízkoaffinitní Verslav et al in situ lokalizace Pht3 rodina v mitochondriích Daram et al. 1999

11 Příjem rostlinami: - tvorba vyčerpaných zón GRDC Menzies 2009 Marschner 1995

12 Strategie rostliny: - Zvyšování aktivity vysokoafinitního transportního systému na plazmalemě - Mykorhizní asociace - Změny architektury kořenového systému (délka, větvení) - Zvyšování hustoty kořenových vlásků a jejich délky - Uvolňování organických kyselin a protonů za účelem solubilizace fosforu - Vylučování fosfatáz za účelem uvolňování organicky vázaného fosforu

13 Strategie rostliny: - Zvyšování aktivity vysokoafinitního transportního systému na plazmalemě - Mykorhizní asociace - Změny architektury kořenového systému (délka, větvení) - Zvyšování hustoty kořenových vlásků a jejich délky - Uvolňování organických kyselin a protonů za účelem solubilizace fosforu - Vylučování enzymů za účelem uvolňování organicky vázaného fosforu

14 Mykorhiza: Procházka et al. 1998

15 Brundrett MC Mycorrhizal Associations: The Web Resource. mycorrhizas.info/roles.html

16 Základní typy mykorhizy: - ektotrofní - endotrofní Procházka et al Foto: M. Vohník m/mycorrhiza.html nejrozšířenější lesní společenstva Buchanan 2000

17 Arbuskulární mykorhiza: - nejrozšířenější, hospodářsky nejvýznamnější - houby z oddělení Glomeromycota - evolučně nejstarší typ endosymbiózy Harrison 2005 Parniske 2008

18 Parniske 2008

19 Exprese specifická pro kortikální buňky s arbuskulemi: - fosfátový transportér, ATPáza, chitináza, celuláza Rausch a Bucher 2002

20 Změny architektury kořenového systému - stimulace růstu laterálních kořenů Utlumení exprese genů, které jsou aktivovány nedostatkem fosforu -fosfátové transportéry, kyselá fosfatáza Harrison 2005 Sawers 2008

21 Výměna signálů při ustavování AM Parniske 2008

22 Rozsah kolonizace x dostupnost P Nagy 2009

23 Lotus japonicus LjPT3 knock-out wild type LjPT3 knock-out Maeda2006

24 Strategie rostliny: - Zvyšování aktivity vysokoafinitního transportního systému na plazmalemě - Mykorhizní asociace - Změny architektury kořenového systému (délka, větvení) - Zvyšování hustoty kořenových vlásků a jejich délky - Uvolňování organických kyselin a protonů za účelem solibilizace fosforu - Vylučování enzymů za účelem uvolňování organicky vázaného fosforu

25 Arabidopsis Sanchez-Calderon 2005 Lopez-Bucio 2003

26 fazol J. Poustma

27 Zimmermann 2003

28 Arabidopsis Lopez-Bucio 2003

29 Tvorba kořenových klastrů: - deficience P, Fe, N - nemykorhizní struktury Dinkelaker et al. 1995

30 Banksia Protea Dinkelaker et al Hakea Macadamia Leucospermum

31 Casuarina Allocasuarina Dinkelaker et al Acacia

32 Dinkelaker et al Lupinus albus Myrica

33 Hakea petiolaris (Proteaceae) Shane 2005 Banksia grandis (Proteaceae)

34 Marschner 1995

35 Dauciform roots Schoenus unispiculatus Shane 2006

36 Strategie rostliny: - Zvyšování aktivity vysokoafinitního transportního systému na plazmalemě - Mykorhizní asociace - Změny architektury kořenového systému (délka, větvení) - Zvyšování hustoty kořenových vlásků a jejich délky - Uvolňování organických kyselin a protonů za účelem solubilizace fosforu - Vylučování enzymů za účelem uvolňování organicky vázaného fosforu

37 Význam kořenových klastrů: - chemická modifikace rhizosféry solubilizace fosforu (příp. dalších látek) Marschner 1995

38 Buchanan 2000

39 Neumann et al. 1999

40 Schopnost stimulovat produkci organických kyselin není omezena jen na proteoidní kořeny - např. u Medicago sativa, Cajanus cajan nebo Cicer arietinum kultivary ječmene Gahoonia et al. 2000

41 Význam a funkce fosforu v rostlině: - strukturní funkce (nukleové kyseliny, fosfolipidy) ATP - adenosin trifosfát GTP - guanosin trifosfát UTP - uridine trifosfát - funkce v přenosu energie a regulační funkce (fosfátové estery, energeticky bohaté fosfáty)

Výskyt P v rostlině (kompartmentace): - homeostáza cytoplasmatické koncentrace anorganického P - distribuce mezi jednotlivými kompartmenty (cytoplasma, vakuola, jádro, apoplast) - pufrační funkce

42 Výskyt P v rostlině (kompartmentace): - homeostáza cytoplasmatické koncentrace anorganického P - distribuce mezi jednotlivými kompartmenty (cytoplasma, vakuola, jádro, apoplast) - pufrační funkce vakuoly - význam koncentrace anorg. P v regulaci fotosyntézy a tvorby škrobu v chloroplastech - vliv na transport trióz z chloroplastu do cytoplasmy - ovlivnění aktivity ADP-glukosapyrofosforylasy

43 Zásobní formy P v rostlinách: - způsoby skladování P: - anorganický fosfát ve vakuole - polyfosfáty (lineární polymery anorganického P) - fytáty (soli fytické kyseliny s Ca a Mg (fytin), Zn a Fe nebo s K a Mg)

44 Phytate hydrolysis by phytase into inositol, phosphate, and other divalent elements. Lei et al. 2003

45 Frossard 2000

46 Strategie rostliny: - Zvyšování aktivity vysokoafinitního transportního systému na plazmalemě - Mykorhizní asociace - Změny architektury kořenového systému (délka, větvení) - Zvyšování hustoty kořenových vlásků a jejich délky - Uvolňování organických kyselin a protonů za účelem solubilizace fosforu - Vylučování enzymů za účelem uvolňování organicky vázaného fosforu - kyselé fosfatázy - fytázy Lung 2006

47 Potenciál genetických manipulací - Arabidospis s vneseným genem pro kyselou fosfatázu z vojtěšky Fytáty jako jediný zdroj P Xiao 2006

48 Potenciál genetických manipulací - brambor s genem pro fytázu pod promotorem specifickým pro kořenové vlásky GUS pod stejným promotorem Fytázová aktivita inositol x produkty jeho štěpení Zimmermann 2003

Podobné dokumenty

Dusík. - nejdůležitější minerální živina (2-5% SH)

Dusík. - nejdůležitější minerální živina (2-5% SH) Dusík - nejdůležitější minerální živina (2-5% SH) - dostupnost dusíku ovlivňuje: - produkci biomasy a její distribuci - ontogenetický vývoj - hormonální rovnováhu (cytokininy, ABA) - rychlost fotosyntézy