N en Planta
description
Transcript of N en Planta
-
NUMERO DE OXIDACION DE
COMPONENTES DEL CICLO DEL NNITRATO NITRITO NITROGENO AMONIACO AMONIO
OXIDO
NITRICO
DIOXIDO DE N OXIDO
NITROSO
HIDROXILA-
MINA
+2 +4 +1 -1
+5 +3 0 -3
-
NO3-
NH4+ UREA
AA
http://artigoo.com/asimilacion-
del-nitrogeno----fisiologia-vegetal
-
REQUERIMIENTOS EN LA ASIMILACION
DEL N
LA ASIMILACIN DEL N
OXIDACION DE
CARBOHIDRATOS-
FOTOSINTESIS
ATPESQUELETOS
CARBONATADOS
PODER
REDUCTOR
FOTOSINTESIS
GLUCOLISIS
RESPIRACION
-
CICLO DE
Ac. TRICAR-
BOXILICOS
Ac. OXO
AA
AMIDAS
POOL DE ALMACE-
NAMIENTO DE
AMIDAS NO3-
N-NH3
N-NO3-
NH3PROTEINAS
FITOHORMONAS
SUMINISTRO DE N
DESARROLLO
FOLIAR
FOTOSINTESIS AZUCARALMIDON: POLISACARIDOS
CELULOSA:MATERIAL
ESTRUCTURAL
ACETIL Co ALIPIDOS ESTRUCTURALES
LIPIDOS DE ALMACENAMIENTO:
ACEITES
+N
+N
-
METABOLISMO DEL
NITROGENO
-
CLOROFILA PROTOPLASMA
PROTEINAACIDOS
NUCLEICOS
CONSTITUYENTE
AUMENTA
CRECIMIENTO Y
DESARROLLO DE
TEJIDOS VIVOS
MEJORA
CALIDAD DE VEGETALES DE MUCHA
HOJA,ASI COMO EL CONTENIDO
PROTEICO DEL CEREAL
NITROGENO
-
La absorcin de NO3- esta mediada por un mecanismo de simporte 2H+/NO3
-
ABSORCIN DE NITRATOS
vacuola
NO3-
H+H+ADP
ATP
+++++++++
--------
2H+NO3
-
-
TRANSPORTADORES
En las plantas superiores la absorcin est
mediada por al menos 3 sistemas
transportadores distintos que co-existen en
las clulas radiculares.
Alta (IHATS)
Baja afinidad (LATS)
Alta afinidad (CHATS)
-
LATS (SISTEMA DE TRANSPORTE DE BAJA AFINIDADDAD)
Constitutivos
Contribuyen a la absorcin a [ ] > 1 mM
Pueden presentar saturacin a concentraciones tan altas como 50 mM.
Su actividad corresponde al mecanismo 2 de los estudios de Epstein
Transporte activo a pesar de su respuesta lineal a la concentracin.
-
CHATS (SISTEMA DE TRANSPORTE CONSTITUTIVO DE ALTA AFINIDAD)
Se caracterizan por su bajos valores de
Km (6-20M) y de Vmax (0.3-0.82 mol
g. h-1)
Aunque son constitutivos su actividad
aumenta hasta 3 veces en presencia de
NO3-
-
IHATS (SISTEMAS DE TRANSPORTE INDUCIBLES DE ALTA AFINIDAD)
Km (20-100M) y de Vmax
(3-8 mol g. h-1)
se inducen dentro de las horas o das
posteriores a la exposicin con NO3-
Su actividad corresponde al
mecanismo 1 para la de absorcin de
NO3- de Epstein
-
Efecto de la concentracin de nitrato en la solucin
nutritiva en los contenidos radicales y caulinares de
cloruro en plantas de cebada
Concentracin en la
solucin nutritiva (m)
Contenido de cloruro
(mol g1 peso fresco)
Cl NO3- Radical Caulinar
1
1
1
1
0
0.2
1.0
5.0
52
26
13
9
93
73
54
46
En base a Glass & Siddiqi (1985).
-
NO3-NO3
-
ReductionNH3OH-
OH -
pH
R.COO-
+ CatK+
KNO3
NO3- NH3
CO2
SUCROSA
PROTEINAS
VACUOLA
NO3-
K- MALATO
By: U. J. Montag
-
AVENA > MAIZ > GIRASOL > CEBADA > NABOREDUCCION EN RAICES
EN HOJAS DE ARBOLES Y ARBUSTOS NO SE HAN
ENCONTRAO NITRATOS: TODO SE REDUCE EN
LAS RAICES, SIN EMBARGO SE HAN DETECTADO
CONCENTRACIONES DE NITRATO EN HOJAS DE
MANZANO = PRODUCTO DE APLICACIONES
ALTAS DE NITRATO
-
0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100%
lupino
rabanito
arveja
Vicia faba
poroto
cebada
girasol
impatiens
maiz
avena
trebol blanco
Stellaria media
xanthium
Nitrgeno en el exudado xilemtico
NO3- aminocidos amidas ureidos
La asimilacin del NO3- puede ocurrir tanto en
races como en parte rea
-
REGULACIN DE LA ABSORCIN
DE NO3-
Orsel et al.2002
-
NO3- + 8H+ + 8e- NH3
+ + 2H2O + OH-
-
REGULACIN DE LA ABSORCIN
DE NO3-
REGULADORES
POSITIVOS NEGATIVOS
AzcaresNO3- NH4
+ Aminocidos
-
En races los e- los aporta tambin la Fd red. que se
reduce gracias a los e- cedidos por el NADPH generado va
de las pentosas
MODELO DE REDUCCION DEL NITRATO
NITRATO REDUCTASA- CITOPLASMA
NITRITO REDUCTASA:
CLOROPLASTO
-
Efectos del pretratamiento con molibdeno en la
actividad nitrato reductasa en segmentos foliares
de trigo a
Suministro de Mo
durante el
crecimiento vegetal
(g por planta)
Pretratamiento
de los segmentos
foliares
(g Mo l-1)
Actividad nitrato
reductasa
(mol NO g-1 peso
fresco) despus de
24 h 70 h
0.005
0.005
5.0
5.0
0
100
0
100
0.2
2.8
-
-
0.3
4.2
8.0
8.2
a A partir de Randall (1969)
-
REDUCCION DE NITRATO A AMONIO, PUEDE OCURRIR TANTO A IVEL
RADICULAR( EL NADH PROVIENE DE LA RESPIRACION, PRESENTAN
UN TRANSPORTADOR DE ELECTRONES PARECIDO A LA FERREDOXINA =
NUCLEOTIDO PIRIDINA, QUE TRANSFIERE ELECTRONES DEL NADH O
NADPH+H LA FERREDOXINA) COMO A NIVEL AEREO( DEPENDE DE LA
LUZ, CUANDO ESTA ES LIMITANTE SOLO UNA PORCION DEL NITRATO
ES REDUCIDO) LA REDUCCION DEPENDE MUCHO MAS DE LA
INTENSIDAD LUMINOSA QUE LA ABSORCION DE NITRATO
EFECTO DEL MOMENTO DEL DIA EN EL CONTENIDO DE
NITRATO EN ESPINACA (STEINGROVER et al 1982)
HORA DEL DIA TALLOS HOJAS PECIOLOS
mg NO3-/kg DE MATERIA FRESCA
8:30 372 228 830
13:30 207 101 546
17:30 189 91 504
REDUCCION DEL NITRATO
-
POSITIVOS
INHIBIDA
REGULACIN DE LA
ACTIVIDAD NR y NiR
NITRATOLUZ AZUCARES
PRODUCTOS DE ASIMILACIN
DEL NH4+ (GLUTAMINA)
REGULACION
-
MODELO DE ASIMILACION DEL AMONIO
* - Raven and Smith, 1976
NH4+
H+H+
pH
By: U. J. Montag
Protein
Amino-NH2
Sucrose
Amino - NH2
Amide - (NH2)2
-
Representacin esquemtica del efecto del nivel de nitrato suplido en el
medio de enraizado sobre compuestos nitrogenados en savia xilemtica de
plantas decapitadas de guisante forrajero no inoculado (Pisum arvensisL.) ().
Datos recalculados a partir de Wallace&Pate, 1965
-
La absorcin de amonio o nitrato, es uno de los factores
que determina el pH a nivel de rizosfera. Sin embargo,
este efecto est muy condicionado por la especie y la
variedad.
Efecto de la forma de nitrgeno (sulfato de amonio o nitrato de
calcio) sobre el pH del suelo y de la rizosfera en soya
pH inicial
del suelo
Valor de pH 3 semanas despus de aplicado el N
Suelo Rizosfera
NH4+ NO3
- NH4
+ NO3
-
5.2 5.0 5.4 4.7 6.6
6.3 5.9 7.0 5.6 7.1
6.7 6.6 7.0 6.3 7.2
Adaptado de Riley y Barber (1971), citados por Marschner (1986)
-
Fertilizante Asimilacin en
mg*(m de longitud de raz)-1
Fe Mn Zn Cu
Nitrato de Calcio 68 23 11 2,7
Sulfato de Amonio* 184 37 21 3,7
Efecto de la forma de nitrgeno en un suelo franco-arenoso
(pH 6.8), sobre la asimilacin de micronutrientes en frijol
(Phaseolus vulgaris L.)
*Con inhibidor de nitrificacin
Fuente: Adaptado de Thompson et al, 1993, citado por Marschner and Rmheld, 1996
-
EFECTO DEL NITRGENO SOBRE LA TASA DE
CRECIMIENTO DEL TOMATE Y LA INCIDENCIA DE
PUDRICIN APICAL (BER, BLOSSOM-END-ROT)
Fuente
de N
Nivel
N
meqL
No.
frutos
P. total
del
fruto
(g)
P. prom.
del fruto
(g)
P. fco
del
tallo (g)
P. s.
del
tallo
(g)
BER
%
NO3-
5.0 4.5c 1027a 229a 373c 40c 0
12.5 6.3b 1354a 219a 529b 55b 0
20.0 7.3a 1434a 205a 605a 65a 0
NH4+
5.0 4.5a 406c 94b 149d 18d 35b
12.5 4.3c 287c 69b 132d 18d 64a
20.0 4.0c 617bc 62b 111d 18d 50a
* Los valores con la misma letra no son significativamente diferentes.
-
COMPOSICIN MINERAL DE LAS PLANTAS DE
TOMATE A DIFERENTES NIVELES DE NO3- y NH4
+
Fuente
de N
Nivel N
meq/L
Ca % K % Mg %
NO3-
5.0 0.18b 4.49ab 0.18bc
12.5 0.25a 4.83a 0.21ab
20.0 0.25a 4.63ab 0.22 a
NH4+
5.0 0.05c 4.56cd 0.17 c
12.5 0.03c 3.02d 0.17 c
20.0 0.04c 4.00bc 0.18b
-
Influencia de la forma de suministro de nitrgeno en
el balance inico en vstagos de plantas de ricino
Forma de
suministro
de N
Cationes Aniones
K+ Ca2+ Mg2+ Total NO3- H2PO4
- SO4= Cl
cidos
orgnicos b
NO3-
NH4+
99
55
85
43
28
22
212
120
44
0
18
23
11
33
2
5
137
59
Van Beusichem et al. (1988)
datos en meq (100g)-1 peso seco.
b Calculado a partir de la diferencia de cationes aniones
-
Efecto de la forma y concentracin del nitrgeno suplido en el peso
seco de plantas de maz de 30 das de edad. (.)
Basado en Xuet al., 1992
-
Los efectos comparativos del nitrato y el amonio en la fotosntesis del trigo, cuando este se cultiva bajo tres diferentes niveles de K en la solucin del medio de cultivo
Lips et al, 1990
-
Los efectos comparativos entre el nitrato y el amonio en la produccin de biomasa del trigo cuando se cultiva bajo tres diferentes niveles de K en la solucin del medio de cultivo (Lips et al, 1990).
-
Compuestos orgnicos nitrogenados de bajo
peso molecular que son formas importantes en
el almacenamiento y transporte a larga
distancia
Compuesto Familia vegetal
Glutamina, asparragina
Glutamina
Asparragina
Arginina, glutamina
Prolina, alantona
Betana
Gramineae
Ranunculaceae
Fagaceae
Rosaceae
Papilionaceae
Chenopodiaceae
-
NH3
Carbamoll
fosfatoGlutamina Glutamato Glutamina
Arginina
Pirimidinas
urea
Otros
amonio-
acidos
Nucleotidos pricos,
nucletidos ciridina,
amino-azucares,
triptfano,histidina
CO2 + ATP Aspartatocetoglutarato Glutamato
-
Atkins, 1987
INCORPORACION DE AMONIA DENTRO DE LA TRASLOCACION
DESOLUTOS NITROGENADOS EN LEGUMINOSAS CON NODULOS
DETERMIANDOS e INDETERMINADOS
NODULOS INDETERMINADOS:
LUPINO, TREBOL, FRIJOLESNODULOS DETERMINADOS:
SOYA, MANI, FRIJOL COMUN
-
Sintesis de
Acidos
Nuecleicos
DNA, RNA
SINTESIS DE
PROTEINAS
Adenina
Guanina
Citosina
Uracilo
Tiamina
ASPARAGINA
Aspartato
Arginina
Histidina
AIA
LIGNINA
CLOROFILA
CITOCROMO
TRANSPORTE
Glutamina
Glutamato
Fenilalanina
Triptofano
TirosinaAlanina
Prolina
PROTEINA
Glutamato
Fotorespiracin
Glicina
Serina
NH3
NO3-
NO2-
N2
PANORAMA GENERAL DEL
METABOLISMO DEL NITROGENO
-
AMINOACIDOS: INGRESAN
RAPIDAMENTE A LA PLANTA VIA
FOLIAR, DEPENDIENDO DEL AA,
LA PLANTA Y Fc EXTERNOS
FUNCIONES
ESTRUCTURAL:
COMPONENTE
DE LAS
PAREDES
CELULARES
ENZIMATICAS:
MUCHOS PROCESOS
BIOQUIMICOS
ESTAN
CATALIZADOS POR
PROTEINAS
HORMONALES:
PUEDEN
ENCONTRARSE
ASOCIADAS O
PROVENIR DE LA
TRANSFORMACION
DE ESTOS
-
EMBRION CONSUME AA
PROCEDENTES DE
PROTEINAS ALMACENADAS
EN EL ENDOSPERMO
GERMINACION
ENZIMAS, PROTEINAS
ASOCIADAS A
MEMBRANAS
CELULARES, etc
SINTESIS DE
PROTEINAS
AUXINAS, ETILENO,
CITOQUININAS, POLIAMINAS,
PORFIRINAS, etc
FORMACION DE
FITOHORMONAS
MOLECULAS
QUELATANTES
DE CATIONES NECESARIOS
REGULACION DEL BALANCE HIDRICO
CUANDO SE ENCUENTRA BAJO CONDICIONES DE ESTRESS
AMINOACIDOS
-
TOXICIDAD DEL N
1. EL NITRATO RARA VEZ TOXICO PARA LAS PLANTAS, SOLO LO
ES PARA LOS ANIMALES, QUE AL CONSUMIRLO EN ELEVADAS
CANTIDADES, SUFREN DE METAMOGLOBINEMIA, PUES SE
COMBINA CON LA HEMOGLOBINA, LA QUE NO PUEDE
ENLAZARSE CON EL OXIGENO
2. EL AMONIO EN ELEVADAS CONCENTRACIONES PUEDE SER
TOXICO EN TODOS LOS ORGANISMOS, PUES DISIPA LAS
GRADIENTES TRANSMEMBRANARES NECESARIOS PARA LA
FOTOSINTESIS, RESPIRACION Y MOVIMIENTOS DE DIFERENTES
SUSTANCIAS PARA LAS VACUOLAS (EL AMONIO REACCIONA
CON EL OH- Y PRODUCE AMONIACO QUE ES MUY PERMEABLE
Y DENTRO DE LA VACUOLA REACCIONA CON EL HIDROGENO
DANDO EL AMONIO, CON EL CONSECUENTE AUMENTO DEL pH
FUERA DE LA VACUOLA Y LA DISMINUCION EL pH DENTRO DE
ESTA, DISMINUYENDO LA GRADIENTE DE PROTONES); EN
PLANTAS, EL EXCESO DE AMONIO ES RAPIDAMENTE
ENCAMINADO PARA LAS VACUOLAS
-
www.uco.es
-
EFECTO DEL INCREMENTO DEL SUMINISTRO DEL
NITRATO DE AMONIO EN LA PRODUCCION DE MATERIA
SECA Y COMPOSICION DEL RYE GRASS
SUMINISTRO DE N g /
mac
0.5 1.0 1.5 2.0
MATERIA SECA
g/mac
14.9 23.1 26.2 26.0
COMPOSICION (%)
N TOTAL 2.0 2.8 3.6 4.2
SUCROSA 7.7 7.3 7.1 6.3
POLIFRUCTOSANAS 10.0 4.3 1.8 1.1
CELULOSA 14.4 13.9 13.9 17.6
a A partir de Hehl & Mengel (1972
-
POLIAMINASSON MOLECULAS POLICATIONICAS: PUEDE UNIRSE A
MOLECULAS CARGADAS NEGATIVAMENTE COMO LOS
Ac NUCLEICOS O FOSFOLIPIDOS, ALTERANDO LA
EXPRESION GENETICA Y LA ACTIVIDAD DE CIERTOS
ENZIMAS, ASI COMO VARIANDO LA FLUIDEZ Y
PERMEABILIDAD DE LAS MEMBRANAS, QUE ESTAN
PRESENTES EN LA MAYORIA DE SERES VIVOS
POLIAMINAS
PUTRESINA ESPERMIDINA ESPERMINA
-
Va de la sntesis de poliaminas.
Modificado de Evans & Malmberg, 1989
-
ORNITINA
DESCARBOXILASAS
ARGININA
DESCARBOXILASA
PUTRESINA
ESPERMIDINA
ESPERMINA
PUTRESINA
ESPERMIDINA
ESPERMINA
REGULAN SINTESIS DE
PROTEINAS Y DE
RNA TABOR y TABOR 1985
A
F
E
C
T
A
N
PATRONES DE DIFERENCIACION CELULAR
Y LA MORFOGENESIS EN PLANTAS
-
INCREMENTO EN EL
CONTENIDO DE POLIAMINAS
EN CONDICIONES DE STRESS,
NO SE SABE SI DAN
TOLERANCIA O SON
RESPUESTAS AL ESTRESS
INHIBE O RETRAZA LOS PROCESOS
METABOLICOS, ASOCIADOS A LA
SENESCENCIA DE LOS
TEJIDOS(DEGRADACION DE LA Chl,
Ac NUCLEICOS Y PROTEOLISIS
ESENCIALES PARA
COMPLETAR LOS CICLOS DE
DIVISION CELULAR,
DIFERENCIACION VASCULAR
CAPACIDAD ANTIOXIDANTE Y
ESTABILIZADORA DE LAS
MEMBRANAS
DIFERENCIACION
DE EMBRIONES EN
CULTIVOS DE
TEJIDOS
EFECTOS FISIOLOGICOS
DE LAS POLIAMINAS
SECUESTRO
DE RADICALES
LIBRES
MODULAR LA
APERTURA
ESTOMATICA
OSMOLITO
COMPATIBLE
-
).