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Contenido
Introducción
Composición inorgánica de las plantas
Elementos esenciales
Elementos beneficiosos
Funciones de los elementos minerales
Síntomas de deficiencia
Interacción planta-microorganismo
5. 5
Nutrición mineral
Es la parte de la Fisiología Vegetal que
estudia los procesos relacionados con la
adquisición de los elementos minerales y
el papel que éstos representan en la vida
de las plantas.
6. 6
Historia
Antes del XVII. Prevalece la idea aristotélica de
que la materia estaría formada por tierra, aire,
agua y fuego.
Van Helmont (1577-1644). Realiza el primer
experimento cuantitativo en nutrición mineral y
resalta el papel del agua.
John Woodward (1665-1728). Destaca la
importancia de las sustancias minerales en el
crecimiento vegetal.
Von Liebig (1848). La nutrición mineral como
disciplina científica.
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A mediados del siglo XIX, J. Sachs diseña la primera
solución nutritiva que permite crecer a las plantas en
ausencia de suelo.
Sería la antesala de los cultivos hidropónicos,
herramienta principal a la hora de establecer la
esenciabilidad de los nutrientes.
10. 10
En la técnica de cultivo hidropónico se
reemplaza el sustrato natural, el suelo,
por agua o algún otro material inerte
(cuarzo, vermiculita o perlita), de tal
forma que no proporcione a la planta
ningún nutriente.
Al sustrato inerte se añade una solución
nutritiva que contendrá diversas sales
inorgánicas.
11. 11
Cuando se estudia la respuesta del
crecimiento frente a cantidades variables de
un nutriente, se obtiene una curva como la
siguiente, llamada CURVA DE COSECHA.
14. 14
Su presencia es determinante para completar el
ciclo biológico.
No debe poder ser reemplazado por otro en su
acción.
El elemento deberá estar directamente
implicado en la nutrición vegetal, ya sea como
constituyente de un metabolito esencial, o que
sea requerido para el funcionamiento de un
enzima
-Arnon y Stout, 1934-
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C, H, O (96%)
Otros (4%)
Macronutrientes
Micronutrientes
Macronutrientes
N
P
Ca
K
Mg
S
Micronutrientes
Fe
Cl
Mn
Bo
Zn
Cu
Mo
Ni *
16. 16
ELEMENTO FORMA DE ABSORCION
C, O, H CO2, H2O u O2
Nitrógeno NO3
- o NH4
+
Potasio K+
Calcio Ca2+
Fósforo H2PO2
- o HPO4
2-
Magnesio Mg2+
Azufre SO4
2-
Macronutrientes
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ELEMENTO FORMA DE ABSORCION
Hierro Fe2+ o Fe3+
Cloro Cl-
Cobre Cu2+
Manganeso Mn2+
Zinc Zn2+
Molibdeno MoO4
2-
Boro BO3
- o B4O7
2-
Micronutrientes
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Grupo I. Componentes estructurales de
compuestos biológicos (carbohidratos,
proteínas, lípidos, ácidos nucleicos) e
intermediarios metabólicos : C, H, O, N, S, P
Grupo II. Activadores enzimáticos: K, Ca, Mg,
Mn, Zn
Grupo III. Catalizan reacciones redox: Fe, Cu,
Mo
Grupo IV: Función incierta: B, Al
Funciones
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Nitrógeno
Más del 50% se halla en compuestos de
elevado peso molecular (proteínas y ácidos
nucleicos)
Nitrógeno orgánico soluble (aminoácidos,
amidas, aminas…)
Nitrógeno inorgánico (iones nitrato y
amonio)
20. 20
Fósforo
Se encuentra como fosfato
Forma enlaces ricos en energía: ATP
Papel clave en el metabolismo energético
(fotosíntesis, respiración…)
Papel estructural (fosfolípidos…)
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Azufre
Forma parte de sulfolípidos, aminoácidos,
de diversas coenzimas…
Fitoquelatinas, proteínas de bajo pm con un
elevado número de aa azufrados que
forman complejos con metales pesados
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Calcio
Pared celular (pectinas) y membrana
Segundo mensajero en cascadas de señales
de las plantas
Unión a Calmodulina
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Magnesio
Clorofila
Activador de enzimas como Rubisco, PEP
carboxilasa y glutamato sintasa
Forma complejos con el ATP
Síntesis de ATP a partir de ADP
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Hierro
Forma parte de los grupos catalíticos de
muchas enzimas redox del tipo
hemoproteínas como citocromos, catalasas,
peroxidasas…
Forma parte de sulfoferroproteínas:
ferredoxina, nitrito reductasa, sulfito
reductasa, nitrogenasa…
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Manganeso
Transporte de electrones en fotosíntesis
desde el agua al fotosistema II
Activador de muchos enzimas del ciclo de
Krebs
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Cobre
Está presente en diversas proteínas y
enzimas implicadas en procesos de
oxidación/reducción
Plastocianina (fotosíntesis)
Citocromo c oxidasa (respiración mitocondrial)
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Zinc
Estabilizador de la molécula de clorofila
Relación con los niveles de auxinas
Papel en la síntesis del triptófano, precursor de
las auxinas
Necesario para la actividad de numerosos
sistemas enzimáticos
Regulador de la expresión génica por su
papel en la estabilidad del ribosoma y su
presencia en la RNA polimerasa
30. 30
Boro
El 95% se halla en las paredes celulares
Relación con los principales procesos de la
fisiología vegetal: división y crecimiento,
germinación, regulación hormonal
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Cloro
Soluto osmóticamente activo
Protector del cloroplasto
Participación en la fotolisis del agua, con
emisión del O2
Mantenimiento del gradiente de pH entre
citosol y vacuola por activación de la
ATPasa del tonoplasto
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No son necesarios para la generalidad
de las plantas pero producen efectos
beneficiosos en algunas.
Pueden reemplazar a algún elemento
esencial en alguna de sus funciones
menores, o bien compensar los efectos
tóxicos de otros elementos
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Sodio= plantas C4, transporte de pirúvico
entre células del mesófilo y de la vaina
Silicio= resistencia mecánica de la pared
celular
Cobalto= fijación de N2
Aluminio= reduce toxicidad causada por
otros elementos
Selenio= procesos de óxido-reducción
Titanio= incrementa la producción de
biomasa, activador de pigmentos
fotosintéticos (Fe2+)
42. 42
Nitrógeno
El nitrógeno es un elemento que
da vigor a las plantas y
abundancia de hojas.
Síntomas:
• hojas más claras; los síntomas
son más evidentes en las hojas
viejas.
• planta con aspecto raquítico y
amarillento.
43. 43
Magnesio
• En hojas viejas, un color
amarillento tanto entre los
nervios como en los bordes,
siendo las hojas de abajo las
más afectadas menos un
triángulo verde que queda en la
base. Más tarde, también afecta
a las hojas jóvenes.
44. 44
Calcio
Menos frecuente que otras.
Los síntomas varían entre
especies; generalmente se
observará necrosis de los
ápices y de las puntas de
hojas jóvenes, además de
algún tipo de deformación
de las hojas, generalmente
en gancho hacia abajo, y, a
menudo, clorosis en el
nuevo crecimiento
45. 45
Azufre
Los síntomas son muy semejantes a la
carencia de Nitrógeno y es difícil saber si
corresponde a uno u otro. Sería necesario
un análisis foliar de laboratorio.
46. 46
Fósforo
Síntomas
Hojas con un verde
oscuro apagado que
adquieren luego un
color rojizo o púrpura
característicos y llegan
a secarse.
47. 47
Potasio
Síntomas
Lo más típico, son los
bordes y puntas de las
hojas más viejas secas
después de amarillear.
48. 48
Hierro
Síntomas
La clorosis férrica se manifiesta
primero en las hojas jóvenes, que
se ven amarillas, menos los nervios
que permanecen verdes. Más tarde,
quedarán casi totalmente
amarillas. También en las hojas
viejas aparecen síntomas de
amarilleo.
En los suelos calizos el Fe está
bastante insoluble, es decir como
mineral, no disuelto en agua, y por
tanto, no disponible por las raíces.
Quelatos
Cuando se produce esta carencia,
se dan quelatos de Hierro, que
tienen una estructura química que
evita su insolubilización en el suelo.
49. 49
Manganeso
Síntomas
La carencia de
Manganeso ofrece
síntomas parecidos a los
del Hierro: hojas jóvenes
amarillas entre los
nervios que permanecen
verdes. Se puede
diferenciar porque en
este caso aparece una
aureola verde alrededor
de los nervios.
52. 52
Las partículas del suelo pueden llevar sobre
su superficie una cierta cantidad de cargas
fijas (negativas, normalmente), capaces de
adsorber ciertos cationes, como K+ o Ca2+.
Los cationes adsorbidos no son arrastrados
por el agua gravitacional y pueden pasar a la
solución del suelo o a la raíz mediante su
intercambio por otro catión o por protones
procedentes del ácido carbónico.
54. 54
(A) La reacción del agua con el dióxido de carbono produce ácido carbónico
(H2CO3), la mayor parte del cual se disocia en el anión bicarbonato y un protón.
Alguno de estos aniones se disocia posteriormente liberando otro protón y el
anión carbonato.
(B) Los protones liberados a partir del ácido carbónico pueden difundir cerca de
los cationes atraídos por las micelas y desestabilizar esta atracción lo que
produce la liberación del catión.
(B)
(B)
Pelo radical
CO2
H2CO3 H+ + H+ + CO3
2-
(C) A medida que los cationes quedan libres pueden ser absorbidos por la raíz
(flecha roja) o pueden quedar libres en el medio (flecha azul)
(C)
Pelo radical
El papel del ácido carbónico
56. 56
El pH
Neutro o poco ácido (5-7): favorece la
disponibilidad de los nutrientes.
Un pH muy bajo puede insolubilizar algunos
nutrientes y movilizar el aluminio (Al3+), con
frecuencia tóxico.
Valores muy altos: reducen la
disponibilidad.
La baja solubilidad de algunos iones
metálicos se contrarresta si se forman
quelatos con moléculas orgánicas solubles.
57. 57
Escasez o ausencia de O2
Predominan las formas químicas reducidas:
menos solubles y, por tanto, menos
absorbibles.
Los ambientes oxidantes favorecen la
absorción de muchos nutrientes.
Nitrógeno: estará como NO3
- en lugar de
cómo NH4
+
58. 58
Salinidad
Precipitaciones escasas para lavar las sales del
suelo
Estrés hídrico (producción de sustancias
solubles: betaína, prolina, sacarosa, manitol,
glicerol…
Toxicidad iónica por exceso de absorción de
Na (fertilización con Ca)
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La micorriza es una asociación simbiótica
entre especies vegetales y hongos micorrízicos.
BENEFICIOS
El hongo mejora su nutrición ya que la planta le
aporta carbohidratos (sacarosa) y encuentra un
nicho ecológico idóneo para completar su ciclo
vital.
La planta mejora su nutrición, resistencia frente a
patógenos y frente al estrés hídrico
64. 64
Se clasifican en:
ECTOMICORRIZAS
ENDOMICORRIZAS
ECTENDOMICORRIZAS
DE ERICALES
DE ORQUIDACEAS
Tipos de micorrizas
Las raíces de cerca del 95% de todas las clases de plantas
vasculares participan normalmente en las asociaciones
simbióticas con micorrizas.
Tipos de micorrizas (Arriagada, 2001)
65. 65
Ectomicorriza
-El micelio rodea a la raíz formando una envoltura llamada MANTO, penetrando sólo hasta la
capa celular superficial. Dicho manto es capaz de explorar un gran volumen de suelo,
multiplicando el poder absorbente de los pelos radiculares de las raíces.
-No hay penetraciones celulares.
-Las raíces infectadas están en la capa de mantillo del suelo y producen grandes cuerpos
fructíferos que liberan esporas
-Las raíces infectadas detienen su crecimiento apical y quedan cortas y sin pelos radicales, al
contrario de las más profundas, que no son infectadas.
-Basidiomycetes.
-3-5% plantas terrestres (forestales: pino, roble, abedul, sauce, encina, tilos, nogales, etc)
SEM de raíz de pino colonizada
por Pisolithus tinctorius. Manto
de hifas (flecha)
66. 66
Endomicorrizas
-El micelio invade la raíz, inicialmente es intercelular, pero luego penetra en el interior de las
células corticales.
-Zygomicetes (Glomales)
-más 90% plantas (herbáceas de interés agrícola: trigo, maíz, legumbres, verduras, etc; leñosas
(naranjos, manzanos, cerezos, ciruelos, plataneras, etc.), arbustos de matorral mediterráneo
(jaras, tomillos, romeros, salvias, lavandas, etc.)
-Las vesículo-arbusculares o VA son las más comunes y ampliamente distribuidas. Producen
penetraciones celulares de dos tipos: haustorios ramificados dicotómicamente (arbúsculos) y
vesículas de acumulación.
