HOOFDSTUK 2: Mineralen en transport van opgeloste stoffen tussen cellen
Planten = arbeiders voor ons: mineralen uit gesteenten en bodem halen
Green revolution = opkomst van synthetische meststoffen en veredeling
Meer opbrengst
Probleem is dat er maximaal 50% van de toegediende stoffen opgenomen wordt → vervuiling
Oplossing: 20% minder toedienen om zo meststofverlies met 50% te reduceren
Inleiding
Er kunnen al nutriënten in zaad zitten (vooral in droge klimaten) maar wordt ook opgenomen uit de grond
Het is ook niet altijd nodig en dan kunnen ze via fytoremediatie uit de bodem gehaald worden
Brassicaceae gebruiken bv om ze op te nemen en in de plant op te slaan
Saneren van vervuilde bodems
Hoe komen we erachter welke nutriënten planten opnemen?
1. Steriel zand toedienen met voedingsoplossing erin
2. Kunstmatig inert substraat
3. Hydrocultuur (in water) → spelen met besproeiing (wortel, blad), eb en vloed
Hydrocultuur = planten die groeien in een voedingsoplossing = ook grondloze culturen
4. Analyse van de droge stof van plantenweefsels maar aangezien ze sterk afhankelijk al zijn van
meststoffen is dit niet meer indicatief
Planten doen aan selectieve opname obv concentratieveranderingen
Door verdwijnen van ionen krijg je pH-verandering waardoor sommige elementen niet meer opneembaar
zijn
Stikstof in de Hoaglandoplossing steken in de nitrische als in de ammoniumvorm
Dit om pH redelijk stabiel te houden in de oplossing mits een goeie nitraat/ammonium
verhouding
o Nitraat zorgt voor opname H+ → pH stijgt
o Ammonium zorgt voor afgave H+ → pH daalt
Invloed pH op opneembaarheid nutriënten
Meeste zeer goed opneembaar in pH [5,5 – 6,5]
Zure regen en ontbinding van organische materialen
bepalen sterk de zuurtegraad van de bodem
Ontbinding OM zorgt voor ontstaat CO2 dat
met bodemwater H+ vormt en de pH daalt
Je hebt een licht zure omgeving nodig opdat gesteenten
gemineraliseerd kunnen worden en dat de wortelgroei optimaal is
bij een te zure bodem zijn de meeste elementen naast manganese niet meer opneembaar
,Samenstelling gemodificeerde Hoaglandoplossing voor hydroculturen
▪ Macronutriënten: NPK-meststoffen, Mg, S, Ca
o N - groei en plantenkleur
o P - vruchten en bloemen
o K - sterk wortelsysteem
▪ Micronutriënten: Cl, B, Mn, Zn, Fe, …
▪ Optionele nutriënten
Essentiële elementen
Essentieel = ze hebben een fysiologische rol en het ontbreken ervan verhindert de plantengroei
In totaal 17 elementen onmisbaar voor groei van angiospermen en gymnospermen
Ook niet alle organen bevatten dezelfde concentraties van deze elementen (bladeren meer N en K)
jongere weefsels hebben ook hogere concentraties, wortels hebben minder nutriënten ( bieten,
wortelen,..)
Tabel op volgende pagina kennen
▪ Weten dat ze essentieel zijn → te kort = scheelt iets met de plant
▪ Gekleurde cijfers kennen
▪ N komt voor als nitraat en ammonium
Groep 1 N–S Vormen organische componenten van planten
= AZ, nucleïnezuren, eiwitten
Groep 2 P – B – Si Rol in energieopslag + structuur van planten
P in ATP en in DNA
B en Si in celwand
Groep 3 K – Na – Mg – Ca – Mn – Cl Komen als vrije ionen voor, rol als co-factor of regeling 𝚿p
K en Na voor co-factor + regeling 𝚿p
Groep 4 Fe – Cu – Zn – Mo – Ni Rol in elektronentransfer
Bv in fotosyntheseproces
,Mobiele elementen = kunnen uit oude weefsels naar jongere weefsels gerecycleerd worden
immobiel: Ca, S, Fe, B, Cu
▪ Gebrek aan mobiele elementen - eerste verschijnsels in oude bladeren
▪ Gebrek aan immobiele elementen - eerste verschijnsels in jonge bladeren
Te weinig Mg in grasland → gele pijl in graslandschap
is opzich niet slecht maar wel voor de grazers → te weinig Mg → melkziekte = hypomagnesie
Antagonisten: het ene element kan sterke competitie van andere ondervinden, elkaar
tegengaan of juist versterken dus ze moeten ook in de juiste concentraties aanwezig zijn
Ca te kort → bruine stippen in appels
Er bestaan gidsen waar je kan zien welke symptomen je plant heeft (te kort aan Mg bv)
aangezien ze allemaal andere fysieke kenmerken met zich meebrengen aan de bladeren,
kleur, …
Rol stikstof in plantengroei
N beïnvloed de groei zowel boven- als ondergronds, vooral bij monocotylen sterke invloed
▪ Drastische impact op groei
▪ Vertraagde afrijping
o Bovengrondse/ondergrondse verhouding verhoogt
Zware belasting voor wortelgestel
Goede water en nutriëntenvoorziening wordt cruciaal
▪ Verandering plantarchitectuur
N is niet de enige factor, de omstandigheden moeten ook optimaal zijn
Combo van goeie nutriëntenoplossing + lichtintensiteit
Arabidopsis thaliana waarin een toename in [N] niet positief
werkt, als je deze plant teveel N geeft zorgt
▪ Nitraat (lange wortel)
▪ Ammonium (lange zijwortel)
Zo kan de plant door lichttekort gestimuleerd worden om aan
wortelgroei te doen ipv plantgroei
, Opname van nutriënten door wortels
Planten nemen selectief nutriënten op, verschil soort per soort
Algemeen is de [mineralen] groter in celsap van wortelcellen dan in bodem of voedingsoplossing
Wortels nemen dus nutriënten op tegen een concentratiegradiënt in
Influx in de apoplast
Ionen, organische zuren, AZ, suikers kunnen door hun laag moelculair gewicht zonder energie (passief) in
de celwanden en intercellulaire ruimten bewegen = apoplastisch transport door micro en macro-
openingen
=> mineralen kunnen dus door celwanden
Kationuitwisselingscapaciteit van de celwand is groter bij dicotylen en verschilt van soort tot soort
Hogere CEC → meer kationopname
pH daalt → CEC daalt → omdat H+ vastgelegd wordt daalt de opname van kationen
Van de apoplast naar het cytoplasma en de vacuole
Het plasmamembraan = celwand is selectief permeabel voor een serie opgeloste minerale ionen
1. Ionen en het cytosol koppelen aan RCOO- of RNH3+ zodat de concentratie in de cel lager ligt dan
buiten de cel en er ionen via diffusie naar binnen in het cytosol komen = passief bv in
meristemen
2. Indien er tegen de concentratiegradiënt ingewerkt moet worden → actief via membraanpomp via
transportmoleculen = permeasen genoemd waaraan het ionen bindt
Hoe gebeurt het actief transport nu:
Via elektrochemische potentiaal = som van alle krachten die een molecule in beweging kunnen zetten
▪ µj = (elektro)chemische potentiaal
▪ µj = chemische potentiaal bij referentietoestand
▪ RTlnC = concentratie component
▪ zFE = elektrische potentiaal
▪ VP = hydrostatische drukcomponent
Planten = arbeiders voor ons: mineralen uit gesteenten en bodem halen
Green revolution = opkomst van synthetische meststoffen en veredeling
Meer opbrengst
Probleem is dat er maximaal 50% van de toegediende stoffen opgenomen wordt → vervuiling
Oplossing: 20% minder toedienen om zo meststofverlies met 50% te reduceren
Inleiding
Er kunnen al nutriënten in zaad zitten (vooral in droge klimaten) maar wordt ook opgenomen uit de grond
Het is ook niet altijd nodig en dan kunnen ze via fytoremediatie uit de bodem gehaald worden
Brassicaceae gebruiken bv om ze op te nemen en in de plant op te slaan
Saneren van vervuilde bodems
Hoe komen we erachter welke nutriënten planten opnemen?
1. Steriel zand toedienen met voedingsoplossing erin
2. Kunstmatig inert substraat
3. Hydrocultuur (in water) → spelen met besproeiing (wortel, blad), eb en vloed
Hydrocultuur = planten die groeien in een voedingsoplossing = ook grondloze culturen
4. Analyse van de droge stof van plantenweefsels maar aangezien ze sterk afhankelijk al zijn van
meststoffen is dit niet meer indicatief
Planten doen aan selectieve opname obv concentratieveranderingen
Door verdwijnen van ionen krijg je pH-verandering waardoor sommige elementen niet meer opneembaar
zijn
Stikstof in de Hoaglandoplossing steken in de nitrische als in de ammoniumvorm
Dit om pH redelijk stabiel te houden in de oplossing mits een goeie nitraat/ammonium
verhouding
o Nitraat zorgt voor opname H+ → pH stijgt
o Ammonium zorgt voor afgave H+ → pH daalt
Invloed pH op opneembaarheid nutriënten
Meeste zeer goed opneembaar in pH [5,5 – 6,5]
Zure regen en ontbinding van organische materialen
bepalen sterk de zuurtegraad van de bodem
Ontbinding OM zorgt voor ontstaat CO2 dat
met bodemwater H+ vormt en de pH daalt
Je hebt een licht zure omgeving nodig opdat gesteenten
gemineraliseerd kunnen worden en dat de wortelgroei optimaal is
bij een te zure bodem zijn de meeste elementen naast manganese niet meer opneembaar
,Samenstelling gemodificeerde Hoaglandoplossing voor hydroculturen
▪ Macronutriënten: NPK-meststoffen, Mg, S, Ca
o N - groei en plantenkleur
o P - vruchten en bloemen
o K - sterk wortelsysteem
▪ Micronutriënten: Cl, B, Mn, Zn, Fe, …
▪ Optionele nutriënten
Essentiële elementen
Essentieel = ze hebben een fysiologische rol en het ontbreken ervan verhindert de plantengroei
In totaal 17 elementen onmisbaar voor groei van angiospermen en gymnospermen
Ook niet alle organen bevatten dezelfde concentraties van deze elementen (bladeren meer N en K)
jongere weefsels hebben ook hogere concentraties, wortels hebben minder nutriënten ( bieten,
wortelen,..)
Tabel op volgende pagina kennen
▪ Weten dat ze essentieel zijn → te kort = scheelt iets met de plant
▪ Gekleurde cijfers kennen
▪ N komt voor als nitraat en ammonium
Groep 1 N–S Vormen organische componenten van planten
= AZ, nucleïnezuren, eiwitten
Groep 2 P – B – Si Rol in energieopslag + structuur van planten
P in ATP en in DNA
B en Si in celwand
Groep 3 K – Na – Mg – Ca – Mn – Cl Komen als vrije ionen voor, rol als co-factor of regeling 𝚿p
K en Na voor co-factor + regeling 𝚿p
Groep 4 Fe – Cu – Zn – Mo – Ni Rol in elektronentransfer
Bv in fotosyntheseproces
,Mobiele elementen = kunnen uit oude weefsels naar jongere weefsels gerecycleerd worden
immobiel: Ca, S, Fe, B, Cu
▪ Gebrek aan mobiele elementen - eerste verschijnsels in oude bladeren
▪ Gebrek aan immobiele elementen - eerste verschijnsels in jonge bladeren
Te weinig Mg in grasland → gele pijl in graslandschap
is opzich niet slecht maar wel voor de grazers → te weinig Mg → melkziekte = hypomagnesie
Antagonisten: het ene element kan sterke competitie van andere ondervinden, elkaar
tegengaan of juist versterken dus ze moeten ook in de juiste concentraties aanwezig zijn
Ca te kort → bruine stippen in appels
Er bestaan gidsen waar je kan zien welke symptomen je plant heeft (te kort aan Mg bv)
aangezien ze allemaal andere fysieke kenmerken met zich meebrengen aan de bladeren,
kleur, …
Rol stikstof in plantengroei
N beïnvloed de groei zowel boven- als ondergronds, vooral bij monocotylen sterke invloed
▪ Drastische impact op groei
▪ Vertraagde afrijping
o Bovengrondse/ondergrondse verhouding verhoogt
Zware belasting voor wortelgestel
Goede water en nutriëntenvoorziening wordt cruciaal
▪ Verandering plantarchitectuur
N is niet de enige factor, de omstandigheden moeten ook optimaal zijn
Combo van goeie nutriëntenoplossing + lichtintensiteit
Arabidopsis thaliana waarin een toename in [N] niet positief
werkt, als je deze plant teveel N geeft zorgt
▪ Nitraat (lange wortel)
▪ Ammonium (lange zijwortel)
Zo kan de plant door lichttekort gestimuleerd worden om aan
wortelgroei te doen ipv plantgroei
, Opname van nutriënten door wortels
Planten nemen selectief nutriënten op, verschil soort per soort
Algemeen is de [mineralen] groter in celsap van wortelcellen dan in bodem of voedingsoplossing
Wortels nemen dus nutriënten op tegen een concentratiegradiënt in
Influx in de apoplast
Ionen, organische zuren, AZ, suikers kunnen door hun laag moelculair gewicht zonder energie (passief) in
de celwanden en intercellulaire ruimten bewegen = apoplastisch transport door micro en macro-
openingen
=> mineralen kunnen dus door celwanden
Kationuitwisselingscapaciteit van de celwand is groter bij dicotylen en verschilt van soort tot soort
Hogere CEC → meer kationopname
pH daalt → CEC daalt → omdat H+ vastgelegd wordt daalt de opname van kationen
Van de apoplast naar het cytoplasma en de vacuole
Het plasmamembraan = celwand is selectief permeabel voor een serie opgeloste minerale ionen
1. Ionen en het cytosol koppelen aan RCOO- of RNH3+ zodat de concentratie in de cel lager ligt dan
buiten de cel en er ionen via diffusie naar binnen in het cytosol komen = passief bv in
meristemen
2. Indien er tegen de concentratiegradiënt ingewerkt moet worden → actief via membraanpomp via
transportmoleculen = permeasen genoemd waaraan het ionen bindt
Hoe gebeurt het actief transport nu:
Via elektrochemische potentiaal = som van alle krachten die een molecule in beweging kunnen zetten
▪ µj = (elektro)chemische potentiaal
▪ µj = chemische potentiaal bij referentietoestand
▪ RTlnC = concentratie component
▪ zFE = elektrische potentiaal
▪ VP = hydrostatische drukcomponent
