植物需要量甚微的必需元素,包括铁(Fe)、锰(Mn)、硼(B)、锌(Zn)、铜(Cu)、钼(Mo)和氯(Cl)。一般而论,这些元素在植物体内的含量也很低。植物对微量元素的需要量虽然很低,但它们在植物代谢及生长发育中仍有重要功能,如其中任何一种元素缺乏时都会引起植物出现相应的病征。在19世纪60年代
植物需要量甚微的必需元素,包括铁(Fe)、锰(Mn)、硼(B)、锌(Zn)、铜(Cu)、钼(Mo)和氯(Cl)。一般而论,这些元素在植物体内的含量也很低。植物对微量元素的需要量虽然很低,但它们在植物代谢及生长发育中仍有重要功能,如其中任何一种元素缺乏时都会引起植物出现相应的病征。
在19世纪60年代,德国植物学家J.Von萨克斯(Sachs)和W.克诺普(Knop)进行溶液培养时,限于当时的条件,只知道需供应氮、磷、钾、钙、镁、硫、铁七种元素。随着研究技术的发展,使用药剂和水的纯化,培养容器质地的提高以及培养环境条件的改善,于1920年以后,先后发现植物正常生长发育还需要锰、硼、锌、铜、钼和氯(表1)。当植物缺乏这些养分时,即呈现出相应的症状(见植物营养诊断)。
表1 1920年后发现的微量元素
与大量元素相б,适于植物生长所需的微量元素浓度以N和Fe为例约为500∶1。其它微量元素除氯而外,其需要量更低(表2)。但矿质养分的生理功能并不决定于植物需要量的大小,虽然植物对微量元素的需要量甚微,但和大量元素一样是植物正常生长发育所必需。
表2 适于高等植物生长所需的矿质养分浓度
微量元素有些是酶的组成部分,或为酶的活化剂;有的参与蛋白质或碳水化合物的合成;有的则参与离子平衡作用等,它们在植物代谢中都有重要功能。
铁在细胞内约有65%是铁蛋白,包括血红素蛋白及非血红素蛋白。一些酶及电子载体内含有血红素蛋白,例如,细胞色素氧化酶、细胞色素b、细胞色素c、细胞色素f、类血红素蛋白(sirohaem proteins)及豆血红蛋白等;植物体内广泛分布的非血红素蛋白是叶绿体内的铁氧还蛋白(Fd,即ferredoxin),它是光合电子传递链的成员。所以铁的功能涉及呼吸作用、光合作用、能量代谢及硫代谢等方面。缺铁时,蛋白质合成降低,特别是叶绿体蛋白受到更大的影响,导致叶绿体内不能形成正常的基粒片层,影响光合作用的正常进行。此外,铁虽不是叶绿素的组成成分但叶绿素的生物合成必须有铁。在叶绿素生物合成过程中,δ-氨基γ-酮戊酸及原叶绿素酸酯的合成需要铁。缺铁时其合成受到抑制,从而影响叶绿素的形成,呈现出缺绿症。由于铁在植物体内不易再利用,故缺乏时幼叶先现病征。
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