nutricion mineral i, 2009
TRANSCRIPT
Nutrición mineral
�Introducción
�Concepto de esencialidad
�Clasificación y funciones
�Métodos de estudio
�Métodos de diagnóstico
�Absorción y transporte
Nutrientes esenciales
• Criterios de esencialidad (Arnon y Stout, 1934):– La planta no puede culminar su ciclo de vida en
ausencia del elemento.– La función del elemento no puede ser desempeñada
por otro.– El elemento deberá estar directamente implicado en
el metabolismo.
• Ni la presencia ni la concentración son criterios de esencialidad.
Clasificación de los elementos esenciales
• Macronutrientes esenciales:� C, O, H� N, P, K, S. Ca y Mg
• Micronutrientes esenciales:� Fe, Mn, Zn, Cu, B, Mo, Cl y Ni.
• Elementos beneficiosos:– Na, Si, Co,(Al), I, Ti, (Se),V,....
(requerimiento ecológico u agronómico)
Elementos beneficiosos:
Niveles adecuados de nutrientes requeridos por las plantas.
�La tabla se limita a aquellos elementos considerados generalmente esenciales para todas las plantas superiores. (Silice es “cuasi-esencial”).
�Se basa en análisis foliares de especies cultivadas únicamente.
�Presenta valores de concentración umbral, por encima de la cual la mayoría de las especies no presentan limitaciones en el crecimiento.
Clasificación por su función
• Grupo 1 : N y S (constituyentes de compuestos
orgánicos).
• Grupo 2 : P, B, Si (acumulación de energía o integridad
estructural).
• Grupo 3 : K, Na, Mg, Ca, Mn, Cl (se mantienen en su
forma ionica - cofactores-).
• Grupo 4 : Fe, Cu, Zn, Mo, Ni (involucrados en
transferencia de electrones).
Elementos minerales clasificados seg ún su movilidad dentro de la planta
MÓVIL• Nitrógeno
• Potasio• Magnesio
• Fósforo
• Cloro• Sodio
• Zinc• Molibdeno
NO MÓVIL
• Calcio• Azufre
• Hierro
• Boro• Cobre
NITRÓGENO
NITRÓGENO
FUNCIÓN Y PRESENCIA EN LA PLANTA:
�Móvil en planta
�Macromoléculas: Proteinas y Ácidos nucleicos (ADN y ARN)
�N orgánico soluble: AA, amidas
�1,5 a 5 % del peso seco
�N inorgánico: iones nitrato y amonio
�Fijación biológica (Rhizobium-Leguminosa; Frankia-no Leguminosa)
NITRÓGENO
SÍNTOMAS DE DEFICIENCIA:
�Reducción en crecimiento de área foliar (IAF)
�Reducción de Amáx y EUL
�Clorosis uniforme de hojas adultas, posible caída antes de ser necróticas
�Cambios drásticos en partición de fotoasimilados
FÓSFORO
FÓSFORO
FUNCIÓN Y PRESENCIA EN LA PLANTA:
�Como fosfato libre
�Como compuesto orgánico: ácidos nucleicos y fosfolípidos
�Homeostasis energética: ATP, NADPH
�Absorción facilitada por micorrizas
�Móvil en planta
FÓSFORO
SÍNTOMAS DE DEFICIENCIA:
�Enanismo y pobre desarrollo radicular
�Producción excesiva de antocianinas
�Maduración retrasada de frutos y semillas
POTASIO
POTASIO
FUNCIÓN Y PRESENCIA EN LA PLANTA:
�Catión más abundante en vacuola y citoplasma
�Osmoregulación (apertura y cierre estomático)
�Activador de más de 50 sistemas enzimáticos
�Contraión, neutraliza cargas negativas
�Rol en síntesis de celulosa y lignina
�Móvil en planta
POTASIO
SÍNTOMAS DE DEFICIENCIA:
�Problemas en elongación celular
�Mal control estomático
�Tejidos con paredes celulares más débiles
�Necrosis de puntas y bordes de hojas
AZUFRE
GSH: Tripéptido glutatión (transporte)PC: Fitoquelatinas (detoxificación)
AZUFRE
FUNCIÓN Y PRESENCIA EN LA PLANTA:
�Absorción principalmente como ion sulfato (SO4-2)
�Reducción principalmente en cloroplasto
�Aminoácidos azufrados (cysteina y metionina)
�Glutatión: transportador de S reducido
�Fitoquelatinas: alta afinidad por metales pesados (detoxificación)
AZUFRE
SÍNTOMAS DE DEFICIENCIA:
�Similares a deficiencia de N
�Clorosis (en hojas jóvenes)
�Reducción del crecimiento
CALCIO
CALCIO
FUNCIÓN Y PRESENCIA EN LA PLANTA:
�Relativamente inmóvil en planta
�Función estructural
�Integridad de membranas
�Concentración citoplasmática baja (100 nM)
�Mensajero secundario (respuestas a estrés, regulación estomática, etc.)
CALCIO
SÍNTOMAS DE DEFICIENCIA:
�Regiones meristemáticas y hojas jóvenes
�Muerte apical (también yemas florales)
�Reducción del crecimiento de raíces
MAGNESIO
MAGNESIO
FUNCIÓN Y PRESENCIA EN LA PLANTA:
�Mayoritariamente en vacuola (turgencia)
�Integración de la molécula de clorofila
�Cofactor enzimático
�Estabilidad del ADN (transcripción y traducción de genes)
MAGNESIO
SÍNTOMAS DE DEFICIENCIA:
�En hojas maduras
�Clorosis marginal o en manchones
�Gran diversidad de síntomas según especie
¿Cómo se estudian las necesidades nutricionales de las plantas?
Minirhizotron
¿Cómo se estudian las necesidades nutricionales de las plantas?
Plantas creciendo en suelo:
•Deficiencias de distintos elementos pueden presentar síntomas muy similares o idénticos.
•Deficiencias de varios elementos pueden ocurrir simultáneamente y en distintos tejidos.
•Deficiencias o excesos de un elemento pueden inducir deficiencia o acumulación de otro.
•Algunos enfermedades virales producen síntomas similares a deficiencias nutricionales.
¿Cómo se estudian las necesidades nutricionales de las plantas?
¿Cómo se estudian las necesidades nutricionales de las plantas?
Composición de la solución nutritiva de Hoagland.
Métodos de diagn óstico
• Cualitativos• Cuantitativos: Análisis foliarNivel CríticoIntervalo de suficienciaDRIS (Sistema integrado de recomendación y diagnóstico)
• Otros métodos cuantitativos– Fracción de nutrientes– Análisis de savia– Métodos histoquímicos y bioquímicos
Métodos de diagn óstico
• Cualitativos: síntomas visibles• Cuantitativos: Análisis foliarNivel CríticoIntervalo de suficienciaDRIS (Sistema integrado de recomendación y diagnóstico)
• Otros métodos cuantitativos– Fracción de nutrientes– Análisis de savia– Métodos histoquímicos y bioquímicos
Síntomas visibles de alteraciones nutricionales
• Clorosis: coloración verde
pálido o amarillenta por
desarrollo subnormal de clorofila.
• Necrosis: muerte de tejidos
• Deformaciones
Síntomas de deficiencia en Tomate
ClorosisVenas y pecíolo rojizo
Clorosis Zonas necróticas Necrosis marginal
Necrosis basal Clorosis intervenal
Epstein and Bloom, 2004
Síntomas de deficiencia en Frutilla
Buchanan, 2001.
Hojas de Eucalyptus globulus deficientes en N comparadas con hojas normales.
Arruda y Malavolta 2001.
Síntomas de deficiencia en Ecualyptus
Eucalyptus grandis con amarillamiento marginal por
deficiencia de K+
Progresión de síntomas de deficiencia de P en clones de E. grandis x urophylla.
Arruda y Malavolta 2001.
Síntomas de deficiencia en Eucalyptus
Deficiencias de macronutrientes en Pinus caribea.
http://www.forest.ula.ve
Deficiencias de algunos micronutrientes en Pinus caribea.
http://www.forest.ula.ve
http://www.back-to-basics.net/nds/index.htm#
Sitio web: síntomas de deficiencia de nutrientes en distintos cultivos.
http://www.ipmimages.org/browse/subimages.cfm?sub=766
Sitio web: síntomas de deficiencia de nutrientes en distintos cultivos.
Métodos de diagn óstico
• Cualitativos• Cuantitativos: Análisis foliarNivel CríticoIntervalo de suficienciaDRIS (sistema integrado de recomendación y diagnóstico)
• Otros métodos cuantitativos– Fracción de nutrientes– Análisis de savia– Métodos histoquímicos y bioquímicos
Análisis foliar
• Análisis químico del material vegetal con el fin de realizar un diagnóstico de nutrición.
• Hojas reflejan mejor el estado nutricional.
• Etapas del análisis:
1. Toma de muestra según procedimiento normalizado
2. Preparación (transporte, lavado, secado, molido)
3. Análisis foliar: mineralización de materia orgánica, determinación de nutrientes (espectrometría, colorimetría)
Métodos cuantitativos
Zona de suficiencia Zona de toxicidad
Zona de deficien
cia
Concentración crítica
Concentración de nutriente en el tejido (µµµµmol/g peso seco)
Cre
cim
ient
o (%
)
Métodos cuantitativos
Concentración crítica:
Mínima concentración de nutriente en el tejido vegetal con la cual se logra óptimo crecimiento.
Por debajo de la concentración crítica ocurren trastornos nutricionales, y se manifiestan síntomas de deficiencia.
Necesidades de fertilización.
Intervalo de suficiencia (% en peso seco)
Especie N P K
Trigo (parte aérea) 3.0 – 4.5 0.3 - 0.5 2.9 – 3.8
Algodón (hoja madura) 3.6 – 4.7 0.3 – 0.5 1.7 – 3.5
Tomate (hoja madura) 4.0 – 5.5 0.4 – 0.65 3.0 – 6.0
Abeto (acícula) 1.35 – 1.7 0.13 – 0.25 0.5 – 1.2
Intervalos de suficiencia para distintas especies v egetales
Arruda y Malavolta 2001.
Flückiger & Braun
Sistema integrado de recomendación y diagnóstico (D RIS)
Métodos de diagn óstico
• Cualitativos• Cuantitativos
– Análisis foliar• Nivel Crítico• Intervalo de suficiencia
– DRIS• Otros métodos cuantitativos
– Fracción de nutrientes– Análisis de savia– Métodos histoquímicos y bioquímicos
Nutrición mineral
�Introducción
�Concepto de esencialidad
�Clasificación y funciones
�Métodos de estudio
�Métodos de diagnóstico
�Absorción y transporte