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植物体内的营养元素是如何转化的(植物营养那些事儿)

植物体内的营养元素是如何转化的(植物营养那些事儿)超氧化物歧化酶(SOD)的重要组分铜锌超氧化物歧化酶(CuZn-SOD)在叶绿体中铜的含量较高,且绝大部分结合在细胞器中。同时,铜元素能与色素形成络合物,对叶绿素和其他色素有稳定作用,尤其是在不良环境中它还能防止色素被破坏。除此以外,叶绿体中有一种分子量不大但含铜的蓝色蛋白质,常被称为质体蓝素或蓝蛋白,可通过铜化合价变化传递电子,还生成质体醌并参与植物的光合作用。参与植物体内氧化还原反应铜是植物体内许多氧化酶的组成成分,可以作为某些酶的催化剂。有研究发现,多酚氧化酶、吲哚乙酸氧化酶、细胞色素氧化酶等这些含铜氧化酶能够参与氧分子的还原作用。铜还以酶的方式参与植物体内的氧化还原反应,并对植物的呼吸作用产生较大影响,它在酶中的作用独一无二,不可能被其他金属所取代。

植物体内的营养元素是如何转化的(植物营养那些事儿)(1)

铜是植物正常生命活动所必需的7种微量元素之一。植物体内铜的作用大多是间接的 并且是复杂的。铜是多种氧化酶的核心元素,对氨基酸、蛋白质、脂肪和碳水化合物的合成有极大的影响。铜还能提高抗真菌和病害的能力。

铜的营养功能

铜离子形成稳定性络合物的能力很强,它能和氨基酸、肽、蛋白质及其他有机物质形成,如各种含铜的酶和多种含铜蛋白质。各种含铜酶和含铜蛋白质有多方面的功能。

植物体内的营养元素是如何转化的(植物营养那些事儿)(2)

质体蓝素(plastocyanin)

构成蛋白质并参与光合作用

在叶绿体中铜的含量较高,且绝大部分结合在细胞器中。同时,铜元素能与色素形成络合物,对叶绿素和其他色素有稳定作用,尤其是在不良环境中它还能防止色素被破坏。除此以外,叶绿体中有一种分子量不大但含铜的蓝色蛋白质,常被称为质体蓝素或蓝蛋白,可通过铜化合价变化传递电子,还生成质体醌并参与植物的光合作用。

参与植物体内氧化还原反应

铜是植物体内许多氧化酶的组成成分,可以作为某些酶的催化剂。有研究发现,多酚氧化酶、吲哚乙酸氧化酶、细胞色素氧化酶等这些含铜氧化酶能够参与氧分子的还原作用。铜还以酶的方式参与植物体内的氧化还原反应,并对植物的呼吸作用产生较大影响,它在酶中的作用独一无二,不可能被其他金属所取代。

植物体内的营养元素是如何转化的(植物营养那些事儿)(3)

铜锌超氧化物歧化酶(CuZn-SOD)

超氧化物歧化酶(SOD)的重要组分

目前有研究发现,铜和锌共同存在于超氧化物歧化酶中,是所有好氧有机体生长梭必需的,具有催化超氧自由基的歧化作用,可以保护叶绿体免遭超氧自由基的损害。

参与氮素代谢,影响固氮作用

铜参与植物体内氮素的代谢作用,还促进氨基酸活化及蛋白质的合成,也会抑制核糖核酸酶活性的作用,有利于保护核糖体,促进蛋白质合成。

铜是共生固氮过程中某种酶的成分,对固氮作用也有影响。在缺铜的情况下,植物根瘤内末端氧化酶的活性会降低,导致根瘤细胞中氧的分压提高,从而影响固氮能力。

植物体内的营养元素是如何转化的(植物营养那些事儿)(4)

小麦缺铜,穗发育不齐,穗茎短,叶干卷

促进花器官的发育

缺铜元素,对禾本植物的生殖生长影响较大。若麦类作物缺铜,植株主茎会丧失顶端优势,引起分蘖增加,秸秆产量较高,种子不能结实。特别是小麦孕穗初期对缺铜所表现出的花器官发育不良、生活力差等症状十分敏感。

铜元素的特性

植物需铜不多,大多数植物中含铜量(干重)约为5~25mg/kg,主要集中在幼叶、种子胚芽等生长活跃的组织当中,在茎秆和老叶片中较少。

铜含量的多少还受土壤条件、作物种类、植株部位、成熟状况等因子的影响,其中不同作物种类间的含铜量差异较为明显。

铜在植物叶片中的分布较均匀,叶片中约70%的铜结合在叶绿体中,而根系中根尖的铜含量最明显高于地上部分,植株地上部分种子和生长旺盛部位的含铜量也较高,这与铜在植物体内的移动有关。若铜元素供给充足,铜容易移动;若不足,铜难以移动。

植物缺铜症状

铜在植物体内的含量低于4mg/kg时,作物就有可能表现出缺铁症状。麦芽类作物对铜作为敏感,因此它们最容易表现出缺铜症状。

植物体内的营养元素是如何转化的(植物营养那些事儿)(5)

麦类缺铜

麦类缺铜:

常表现为老叶在叶舌处弯折,上位叶黄化,叶尖枯萎变黄白色,呈螺旋或捻状卷曲枯死。叶鞘下部出现灰白色斑点,容易感染霉菌性病害,常称为“白瘟病”。

植物体内的营养元素是如何转化的(植物营养那些事儿)(6)

玉米缺铜

玉米缺铜:

叶失绿变成灰色,上部叶片或嫩叶发黄、叶尖卷缩、叶边不齐,叶片卷曲、反转;幼叶易萎焉,老叶易在叶舌处弯曲或折断;果穗发育不正常。

水稻缺铜:

叶片通常为蓝绿色,沿叶脉两侧出现失绿条纹,逐渐在靠近叶尖部位出现深褐色坏死部分。新叶不展开,常保持针尖状但叶片基部保持正常。若严重缺铜,还会导致不孕穗和瘪粒的增加。

植物体内的营养元素是如何转化的(植物营养那些事儿)(7)

花生缺铜

花生缺铜:

首先出现在中上部叶片上,严重时可发展到全株叶片上,失绿部位在叶脉间组织下形成黄绿色的叶斑,甚至白化,叶缘卷曲甚至枯萎以致坏死。植株矮小,根瘤小而少,固氮能力降低。

烟草缺铜:

早期在烟叶主脉和支脉两侧的叶肉中出现水泡状斑点,水泡呈半透明状,叶缘和叶尖基本无水泡,下部叶片亦封锁症状。

在生长中后期,烟株缺铜会导致植株矮小,生长缓慢,顶部新叶出现失绿,烟叶沿主脉和支脉两侧的水泡连成一片,最后引起植株干枯呈烧焦状,烟叶破碎脱落。

植物体内的营养元素是如何转化的(植物营养那些事儿)(8)

柑橘缺铜

柑橘缺铜:

幼嫩枝叶先表现明显症状。幼枝长而软弱,上部扭曲下垂或呈“S”状,以后顶端枯死。嫩叶变大而呈深绿色,叶面凹凸不平,叶脉弯曲呈弓形;以后老叶亦表现大而深绿色,略呈畸形。

严重缺铜时,从病枝一处能长出许多柔嫩细枝,形成丛枝,长至数厘米则从顶端向下枯死。果实常较枝条迟表现症状,轻度缺铜时果面只生许多大小不一的褐色斑点,后则斑点变为黑色。严重缺铜时病树不结果,或结的果小,显著畸形,淡黄色。果皮光滑增厚,幼果常纵裂或横裂而脱落,其果皮和中轴以及嫩枝有流胶现象。

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段洪涛,网名肥料湘军,湖南农大植保学院客座教授,湖南省新型职业农民培训专家师资咨询库成员,长沙孟葆隆、湖南华垦创始人,精通水溶肥料生产技术,尤其专注矿质腐植酸、海藻肥料的研究与应用,并颇有建树,同时也是农资互联网社区营销理论与实践的先锋人物。


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