NUTRIÇÃO VEGETAL, FERTILIDADE DO SOLO E FERTILIZAÇÃO

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1 NUTRIÇÃO VEGETAL, FERTILIDADE DO SOLO E FERTILIZAÇÃO Amarilis de Varennes Absorção e transporte de nutrientes na planta

2 Extremidade de uma raiz Xilema Zona de alongamento Zona de crescimento Coifa Córtex Zona pilosa Floema Cilindro central Meristema

3 Cevada 639 m 2 ; 623 km Profundidade: Girassol 1,6 m Trigo 1,5 Feijoeiro 1,0 m Dimensão das raízes Densidade do comprimento das raízes de trigo (cm cm -3 )

4 O crescimento das raízes é influenciado por: Temperatura Disponibilidade de água Arejamento Teor de nutrientes Impedância mecânica ph»amoníaco»alumínio

5 As paredes celulares Têm poros com 4 nm de diâmetro Carga negativa Adsorvem catiões Planta Capacidade de troca catiónica cmol (+) kg -1 MS Trigo 23 Milho 29 Feijoeiro 54 Tomateiro 62

6 Percurso dos nutrientes Córtex Apoplasto Endoderme Banda de Caspary Epiderme Simplasto Cilindro central

7 Parte lipídica - permeável a gases dissolvidos e pequenas moléculas sem carga (H 2 O, CO 2, NH 3, ureia) Impermeável a iões e à maior parte das moléculas D u p la cam ada lipíd ica P roteín a 7,5-10 nm

8 Comparação da composição mineral do vacúolo com o meio exterior Concentração (mol m -3 ) Na + K + Cl - Nitella Água doce Valonia Água salgada

9 As plantas absorvem iões selectivamente As concentrações podem ser mais elevadas no interior das células do que no exterior Há consumo de energia Existem diferenças entre espécies (e cultivares) em relação à absorção de nutrientes

10 Transporte através das membranas Quanto à variedade de iões transportados: Uniporte é transportado um único tipo de iões = canais iónicos e bombas Co-transporte são transportados dois tipos de iões = transportadores Simporte os iões são transportados no mesmo sentido Antiporteos iões são transportados em sentidos opostos

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12 Quanto à energia o transporte de iões pode ser: Passivo-sem consumo de energia (a favor do gradiente electroquímico) = canais iónicos Activo-com consumo de energia (contra o gradiente electroquímico) Transporte activo primário (associado directamente a uma reacção exergónica) = bombas Transporte activo secundário (a reacção exergónica foi usada para gerar o gradiente de um ião, e o transporte desse ião a favor do gradiente é usado para transportar outro ião contra o gradiente electroquímico) = transportadores

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14 Equação de Nernst: ln (C i /C e ) = -zfδψ/rt R constante dos gases perfeitos (8,314 J mol -1 K -1 ) T temperatura absoluta (K) z número e sinal de carga do ião F constante de Faraday (96400 J V -1 mol -1 ) ψ potencial eléctrico (V) C i /C e razão de concentrações do ião no interior e exterior da membrana no equilíbrio A 20 ºC Δψ = 58/z * log (C e /C i ) (mv)

15 Transporte activo primário Bomba de protões: H + -ATPase Bomba protões do citosol para o apoplasto com consumo de energia na forma de ATP

16 As bombas de protões: Bombam protões para fora do citosol (para o apoplasto ou para o vacúolo) Os H + não são acompanhados por aniões Logo, as bombas são electrogénicas, ou seja, criam uma diferença no potencial eléctrico com o citosol mais negativo A diferença é de mv para citosol/apoplasto e de mv para citosol/vacúolo

17 Canais iónicos: Permitem a passagem de iões, de forma passiva, a favor do gradiente electroquímico

18 Transporte activo secundário Simporte: anião/h +

19 Cinética de Michaelis-Menten V=V max *S/(K m +S) V velocidade da reacção, V max velocidade máxima S concentração do ião no exterior K m constante de Michaelis-Menten V elo c id ad e d e abso rção (V ) V m a x ½ V m a x K m C o nce ntração do ião (S)

20 Para grandes gamas de concentrações de iões obtêm-se diversas cinéticas de absorção Velocidade de absorção M odelo m ultifásico M odelo sim ples + difusão Co ncentração do ião

21 ph=5,0-5,5 K + estimula ph=7,3-7,6 ph=5,5 Ca 2+ inibe Também transporta K +

22 A velocidade de absorção de um ião depende: Proteínas de transporte e necessidades da planta Concentração do ião no exterior Carga do ião Temperatura do solo Arejamento do solo ph do solo Competição com outros iões

23 Exemplos de antagonismo iónico Ião amónio»iões potássio, cálcio e magnésio Ião potássio»iões magnésio e cálcio Ião cloreto»ião nitrato

24 Aniões há entrada de protões ph do apoplasto Catiões não há entrada de protões Aniões No interior da célula Síntese ou degradação de ácidos orgânicos para compensação de cargas Catiões

25 O potencial de água é dado por: Ψ = Ψ s +Ψ P + Ψ m Ψ s potencial osmótico Ψ P potencial de pressão ou pressão de turgescência Ψ m potencial matricial

26 Fluxo de água H 2 O H 2 O Baixo Potencial de água H 2 O H 2 O Alto

27 Transporte no xilema O xilema tem depressões ( pits ) em que apenas a parede primária está presente. O carregamento de iões dá-se nesses locais. Paredes primárias Célula do parênquima Parede secundária Xilema Bombas, canais e transportadores

28 O carregamento no xilema: É selectivo Implica transferência dos nutrientes do simplasto para o apoplasto Está dependente de bombas de protões É unidireccional (as bandas de Caspary impedem o retorno dos nutrientes no apoplasto) Faz baixar o potencial de água no xilema Pode causar a subida de água no xilema - pressão de raiz (+0.1 MPa)

29 A pressão de raiz: É importante quando a transpiração é baixa Observa-se em algumas plantas durante a noite (gutação) É importante para o transporte do cálcio para órgãos de transpiração reduzida

30 O transporte no floema: Realiza-se em células vivas - simplasto É bidireccional Dá-se de fonte ( source ) para sumidouro ( sink ) É consequência do carregamento de açúcares, K + e outras substâncias

31 Mobilidade de alguns elementos no floema Elevada mobilidade Mobilidade intermédia Baixa mobilidade Potássio Ferro Cálcio Magnésio Zinco Manganês Fósforo Cobre Enxofre Boro Azoto Molibdénio Cloro Sódio N e S em formas orgânicas

32 A remobilização de nutrientes dá-se: Quando ocorre deficiência dum nutriente Na fase reprodutiva Na queda das folhas A remobilização depende de: Mobilidade do nutriente no floema Capacidade de transformação em formas solúveis

33 A deficiência de N surge nas folhas mais velhas por este ser móvel no floema

34 A deficiência de Fe surge nas folhas mais novas por este ser pouco móvel no floema