Sulful, calciul si magneziul in planta

Sulful, calciul si magneziul in planta

1. Sulful in planta

In plante, sulful se gaseste sub forma organica si minerala, avand un rol plastic si catalitic.

Pe cale radiculara sulful patrunde in plante sub forma de ion sulfat SO₄^2- . Prin stomate, fisuri si porii din cuticula sulful patrunde in parenchimul frunzelor sub forma de dioxid de sulf SO₂ din aerul atmosferic. Ionii SO₄^2- absorbiti sunt translocati acropetal, dispre radacini spre frunzele tinere si influorescente.

Sulful se gaseste in cantitati de 0,02 - 1,8 % din substanta uscata, mai mult in seminte si frunze si mai putin in tulpini si radacini.

Sulful are in plante un rol biochimic asemanator cu cel al azotului. Intra in constitutia unor aminoacizi (cistina, cisteina, metionina), esteri sulfurici, coenzima A, glutation, proteine, vitamina B_1, enzime (ureaza, papaina) . Prin intermediul gruparilor - SH, sulful are un rol important in reactiile de oxido - reducere din celule. Stimuleaza activitatea amilazelor si protenozelor, biosinteza clorofilei, cresterea vegetativa a plantelor, procesul de fotosinteza si mareste rezistenta plantelor la ger.

Functiile metabolice ale sulfului sunt determinate de aminoacizii cu sulf cuprinsi in proteine, aminoacizii liberi si alti compusii cu sulf. Reactia reversibila de oxidare si reducere dintre cistina si cisteina are un rol deosebit de de important in procesele de oxidoreducere celulara, respectiv in procesul de respiratie, in care cisteina indeplineste rol de transportor de hidrogen. Cisteina pierde usor hidrogenul de la gruparea tiolica. Doua molecule de cisteina se unesc, pierd doi hidrogeni, si formeaza cisteina (Boldor, 1981):

2HS - CH₂ - CH (NH₂) - COOH HOOC - CH(NH₂) - CH₂ - S - S - CH₂ - CH (NH₂) - COOH + 2H⁺

In plantele crucifere, sulful se afla in cantitate mare sub forma de esteri ai acidului izotiocianic (C₃H₅NCS), iar in ceapa si usturoi sub forma de tioester ( S(C₃ H₅)₂). In lemnul arborilor se afla sub forma de CaSO₄ si MgSO₄, marind rezistenta acestora ( Neamtu, 1995).

Insuficienta de sulf determina incetinirea cresterii si a procesului de fotosinteza, scaderea continutului de clorofila. In lipsa sulfului, frunzele se decoloreaza capatand o culoare verde deschis, iar apoi devin albicioase.Nervurile sunt mai deschise la culoare decat restul frunzei, radacinile sunt slab dezvolatet, iar la leguminoase nodozitatile sunt putine. La plantele deficitare in sulf se constata o imbatranire prematura, inflorirea se produce slab, fructificarea este stanjenita sau nu are loc.

Carenta de sulf apare indeosebi in zonele foarte umede, pe solurile usoare cu permeabilitate ridicata, in care ionul SO₄^2- este usor spalat in profunzime.

Plantele nu sunt, in general, sensibile la excesul de ioni SO₄^2- in solutia solului decat la concentratii foarte mari. Concentratiile ridicate de SO₂ in atmosfera pot fi toxice pentru plante, toxicitatea manifestandu-se prin necroze pe frunze.

Cele mai mari consumatoare de sulf sunt: cruciferele, leguminoasele si solanaceele.

. Calciul in planta

Continutul in calciu al plantelor variaza in functie de specie, varsta, faza de vegetatie si organ al plantei. Continutul mediu de calciu din partea aeriana a plantelor mature variaza, in medie, intre 0,25 - 3,0 % substanta uscata, putand ajunge pana la 4 % Ca in frunzele de tutun. Calciul se acumuleaza in cantitate mai mare in tesuturile batrane, in frunze, tulpini si mai putin in radacini. Bogate in calciu sunt leguminoasele si mai sarace cerealele.

In celulele si tesuturile plantelor, calciul se afla sub forma ionica Ca²⁺ si sub forma de combinatii anorganice (CaCO₃, CaSO₄, Ca₃(PO₄)₂, CaCl₂) si organice ( oxalat de calciu, pectat de calciu, serinfosfatide, etc). Este absorbit de catre plante sub forma ionica Ca²⁺.

In plante, calciul are un rol structural si functional:

asigura stabilitatea structurii peretelui celular: sub forma de pectat, calciul contribuie la formarea stratului median al membranei celulare si la legarea peretilor celulari in cadrul tesuturilor vegetale. In caz de carenta de calciu, pectatul se formeaza in cantitati insuficiente, ceea ce duce la gelificarea peretilor celulari si a substaneti inercelulare;

influenteaza functionarea membranei protoplasmatice: calciul influentaza selectivitatea, absorbtia si transportul ionilor prin membrana. Prin complexarea calciului cu acidul 3 - indolilacetic se rup puntile de pectat de calciu dintre celule, acestea devin mai elastice si pot absorbi o cantitate mai mare de apa si substante minerale. Calciul micsoreaza permeabilitatea membranei protoplasmatice si modifica pH-ul mediului, deplasandu-se spre valori bazice (Neamtu, 1995);

este implicat in organizarea cromozomilor;

este constituent si activator al unor enzime: calciul intra in constitutia lipazei, esterazei, colinesterazei si este un activator al adenozinfosfatazei, adenilchinazei;

contribuie la echilibrul hidric celular: determina deshidratarea coloizilor din citoplasma, avand o actiune contrara potasiului. Echilibrul hidric din citoplasma depinde de raportul calciu - potasiu.

Calciul favorizeaza formarea nodozitatilor la plantele leguminoase si fixarea azotului atmosferic, biosinteza proteinelor, cresterea si diviziunea celulelor, cresterea sistemului radicular. Calciul are actiune antagonica fata de ionii de K⁺, NH₄⁺, H⁺, Mg²⁺, Fe³⁺, Al³⁺, inlaturand actiunea daunatoarea a unui exces al acestor ioni.

Carenta de calciu este mai rar intalnita la culturile de camp, putand avea loc la pomii fructiferi si sere, la legume si flori.

Carenta se manifesta prin uscarea mugurilor terminali, inmuierea, brunificarea tesuturilor tinere din varful plantei. Are loc indoirea tulpinii, deformarea frunzelor, radacinile devin scurte, grose si ramificate, scade rezistenta plantelor la ger si seceta. Este inhibata translocarea glucidelor solubile din frunze spre organele de depozitare. Efectele carentei apar mai intai la frunzele tinere, care se deformeaza, se rasucesc si capata o culoare verde deschis. Putregaiul brun - cenusiu al partii dinspre floare a fructelor, indeosebi la legumele in sera, este un alt simptom al carentei de calciu. In cazul merelor poate avea loc sticlozitatea si brunificarea interna a pulpei acestora si boala petelor amare, cu aspect de ciupituri brune pe fruct.

Excesul de calciu nu are efecte fitotoxice asupra plantelor, dar poate determina perturbarea nutritiei cu alte elemente, determinand carente induse de bor, fier, zinc, potasiu, magneziu, mangan, etc.

3. Magneziul in planta

Continutul in magneziu al plantelor are valori cuprinse intre 0,02 - 3,1 % substanta uscata. Magneziul se acumuleaza mai ales in tesuturile tinere, bogate in substante proteice. Este un element indispensabil plantelor verzi (intra in constitutia clorofilei), avand un rol structural si functional.

Cea mai mare parte din magneziul din planta se afla sub forma ionica Mg²⁺ sau usor disociabila , restul gasindu-se sub forma de saruri ale acidului pectic, fitic si oxalic.

In planta, magneziul indeplineste numeroase functiuni esentiale:

in procesul de fotosinteza: magneziul este atomul central al moleculei de clorofila, in care se gaseste legat covalent - coordinativ de cei patru atomi de azot ai inelelor pirolice. Magneziul este esential pentru sinteza clorofilei, luand parte la stadiile initiale ale biosintezei nucleului porfirinic;

in activarea enzimelor: magneziul usureaza stabilirea legaturii dintre enzime si substrat, fiind un cofactor important pentru numeroase enzime: ATP-aza, enolaza, fosfataze, transferaze, carboxilaze, hidrolaze. Aproape fiecare enzima fosforilanta din metabolismul hidratilor de carbon necesita magneziu pentru activarea sa optima;

in transferul de energie: ionii de Mg²⁺ favorizeaza biosinteza ADP-ului, prezenta lor fiind obligatorie. Magneziul este implicat in toate procesele de fosforilare care servesc transferului si conversiei energiei: de la fixarea fotosintetica a bioxidului de carbon, sinteza proteinelor, lipidelor, pana la glicoliza si metabolismul respiratiei;

in sinteza proteica si a acizilor nucleici: este component al ribozomilor, locul de sinteza al proteinelor. Este activator al enzimelor implicate in sinteza ARN si ADN;

regleaza permeabilitatea membranei celulare: magneziul contribuie la formarea complexului MgATP care constituie substartul pentru adenozintrifosfataza din membrana plasmatica a celulelor radiculare;

in transportul si depunerea substantelor de rezerva: magneziul este component al fitinei, substanta de rezerva bogata in fosfor, depusa indeosebi in semintele de cereale si necesara procesului de germinatie. Transportul si depozitarea produsilor fotosintezei in organele de rezerva necesita energie. Se considera ca magneziul este necesar in toate reactiile in care este implicat ATP-ul;

participa la reglarea presiunii osmotice si a pH-ului celulei: datorita capacitatii de hidratare ridicate, magneziul ionii Mg²⁺ participa alaturi de ionii K⁺ la reglarea presiunii osmotice in celule si la asigurarea turgescentei.

Magneziul favorizeaza absorbtia fosforului, participand activ la matabolismul lui in plante. Influenteaza pozitiv sinteza unor pigmenti foliari, sum sunt carotenul si xantofila, a vitaminelor A si C, echilibrul fitohormonilor si reducerea nitratilor.

Magneziul se comporta ca un regulator al metabolismului calciului, pentru dezvoltarea plantelor fiind necesar un anumit raport intre continutul de calciu si cel de magneziu de 2,1:1.

Carenta de magneziu poate avea loc datorita continutului redus de magneziu mobil, datorita reactiei acide si a abundentei potasiului mobil in stratul arabil al solurilor.

Datorita implicarii in constitutia chimica si metabolismul plantelor verzi, magneziul are o mobilitate ridicata intre organele si tesuturile acestora. In caz de insuficienta, magneziul din frunzele batrane este translocat in organele vegetative tinere, in formare, ca urmare carenta se manifesta in primul rand pe organele vegetative mature.

La cerealele paioase, in stadiile de infratire si impaiere, deficienta de magneziu se manifesta prin alternarea pe frunze a unor benzi de concentratie diferita a clorofilei, de culoare verde mai inchis si mai deschis. La porumb, incepand din stadiul de 6-8 frunze si pana la inspicat, frunzele din etajele inferioare dobandesc o culoare galben brun pana la brun - roscat - violaceu. Pe frunze au loc declorofilari punctiforme, dispuse in benzi longitudinale izolate prin nervuri verzi, fiecare din aceste benzi aparand ca un sirag de margele albe - galbui (ICPA, 1992).

In cazul leguminoaselor, solanaceelor, cruciferelor, pomilor fructiferi si vitei de vie mai intai are loc ingalbenirea parenchimului internervurial al frunzelor, nervurile continuand sa ramana verzi, apoi are loc necrozarea si uscarea portiunilor de parenchim afectate. Spre deosebire de carenta de potasiu, unde ingalbenirea si necrozarea parenchimului are loc dinspre varful si marginile frunzei spre nervura mediana (centripetal), in cazul carentei de magneziu simptomele progreseaza dinspre centrul frunzei spre margini si varf ( centrifugal). In cazul pomilor are loc pierderea prematura a frunzelor de la baza lastarilor.