Oligoelementi per piante acquatiche

Elementi essenziali

Il boro

Il boro è un oligoelemento essenziale per tutte le piante superiori. Anche le piante con un fabbisogno di boro molto basso ne hanno bisogno almeno per riprodursi.

Le piante reagiscono a una carenza con sintomi tipici: le punte dei germogli muoiono, l'apparato radicale si atrofizza (nella barbabietola, ad esempio, si verifica il noto marciume cardiaco e secco con la morte delle foglie più giovani e della testa della barbabietola), i tessuti diventano fragili.

Le misurazioni effettuate sulle singole cellule con la sonda di pressione cellulare mostrano che si tratta di reazioni secondarie. In primo luogo, tuttavia, si può osservare un temporaneo allentamento della parete cellulare pochi minuti dopo l'interruzione dell'apporto di boro.

La relazione incrociata con il metabolismo del calcio è particolarmente importante. Il boro è in parte presente nell'apoplasto come complesso estere carico negativamente. È quindi prevedibile che, in condizioni di carenza, il rapporto tra cationi legati e cationi liberi (in particolare il calcio) sia alterato dalla perdita di queste cariche, che può successivamente influenzare le attività enzimatiche. Studi su soluzioni di apoplasto mostrano una variazione del calcio libero pochi minuti dopo l'interruzione dell'apporto di boro e indicano che i complessi di boro sono ulteriormente stabilizzati dal calcio.

Il boro è particolarmente richiesto dalle parti delle piante in rapida crescita. Utilizzando coloranti fluorescenti accoppiati al boro, è stato possibile studiare la distribuzione dei ligandi legati al boro in vivo. Le indagini mostrano una distribuzione longitudinale e trasversale eterogenea di tali ligandi nella radice. Intensità di fluorescenza particolarmente elevate sono state riscontrate nelle aree di crescita longitudinale più intensa.

L'assorbimento del boro avviene principalmente come acido borico non dissociato ed è fortemente dipendente dalla temperatura; solo gli ioni idrossile OH- hanno un effetto competitivo, ma non gli anioni dei sali nutritivi (nitrato, fosfato, solfato). A causa della solubilità relativamente buona dell'acido borico nei grassi, la mobilità del boro nella pianta è fortemente limitata; i tessuti che dipendono maggiormente da un apporto ottimale di boro (radici e germogli) sono i primi a soffrire di una carenza.

Cloruro

Il cloruro è un micronutriente essenziale, anche se il contenuto effettivo nella pianta è spesso piuttosto elevato. Soprattutto le parti giovani delle piante in crescita sono molto ricche di cloruro. Il cloruro si trova principalmente nei vacuoli (responsabili in media del 20% della pressione osmotica).

L'importanza del cloruro risiede nella sua funzione di regolatore osmotico, che influenza in modo significativo la pressione di turgore e il meccanismo stomatico.
Gli ioni cloruro sono coinvolti nella fotolisi dell'acqua nel fotosistema II (reazione di Hill) come cofattori di un enzima contenente manganese.
Il cloruro ha anche una certa importanza come cofattore dell'asparagina sintetasi. (L'asparagina svolge un ruolo nel trasporto a distanza dell'azoto in alcune piante).
Sono noti anche altri effetti non specifici su altri enzimi.

I sintomi di carenza di cloruro non sono stati quasi mai osservati in condizioni di campo, mentre possono essere facilmente provocati in esperimenti con soluzioni nutritive.
I sintomi di carenza sono molto simili a quelli della carenza di manganese.

Il rame

Il rame viene assorbito come ione ^Cu2+ o sotto forma di chelati. Esiste un pronunciato antagonismo tra il rame e altri metalli pesanti, soprattutto ferro e manganese. Elevati livelli di rame possono quindi indurre carenze di ferro e/o manganese.

La funzione più importante del rame è il coinvolgimento di enzimi contenenti rame in vari sistemi redox.

Il fatto che il 70% del rame totale sia contenuto nelle foglie metabolicamente attive suggerisce che sia direttamente coinvolto nella fotosintesi. La plastocianina, proteina del rame, si forma con la partecipazione di fenolossidasi contenenti rame. Attraverso una transizione reversibile da Cu⁺ Cu²⁺ + e^- , essa è coinvolta nel trasferimento di elettroni nel fotosistema I. In alcune piante, gli ioni Cu²⁺ possono svolgere una funzione simile a quella degli ioni Mn²⁺ nella scissione fotolitica dell'acqua.

Altri enzimi contenenti rame si trovano principalmente nel metabolismo dei fenoli, in particolare sotto forma di varie fenolossidasi (tirosinasi, difenolossidasi, laccasi ecc.). Catalizzano la reazione fenolo chinone cambiando lo stato di ossidazione.

L'acido ascorbico ossidasi (ASO) catalizza la reazione acido ascorbico acido deidroascorbico con consumo di glutatione, contribuendo così alla rigenerazione dei sistemi antiossidanti dei tessuti.

È inoltre coinvolto nella lignificazione (stoccaggio della lignina), nella sintesi degli alcaloidi, nella riduzione dei nitrati e nella degradazione dei radicali dell'ossigeno (superossido dismutasi).

Nichel

Gli ioni Ni(II) sono facilmente assorbiti, in competizione con altri cationi bivalenti (Ca, Mn, Fe, Zn).

Il nichel è il componente metallico dell'enzima ureasi e di alcune idrogenasi nei batteri e nei legumi. La carenza di nichel induce una tossicità da urea, che può portare a „bruciature“ e inibisce la sintesi proteica.

Un vecchio volume di Kosmos (Herrmann Römpp, Oligoelementi, Kosmos, 1954, Stuttgart, Franckh'sche Verlagshandlung) cita una cosiddetta „soluzione nutritiva A - Z“ per l'apporto completo di oligoelementi secondo R.D. Hoagland (1884 - 1949), che contiene, tra l'altro, cloruro di stagno(II) in piccole quantità.

Essenzialità non provata

Gli elementi con essenzialità non provata sono discussi di seguito.

Silicio

Grazie alla sua elevata affinità con gli ossidi e gli idrossidi di ferro/manganese, l'anione silicato è in grado di mobilitare gli anioni fosfato assorbiti.

L'assorbimento avviene principalmente in modo passivo sotto forma di acido non dissociato.
Nelle piante, l'acido silicico è relativamente difficile da mobilitare e si trova in forma amorfa o come estere di galattosio nelle pareti cellulari dell'epidermide nelle monocotiledoni, ma all'interno della cellula e nei peli delle piante nelle dicotiledoni.

Il silicio è considerato indispensabile per alcune colture (ad esempio il riso) e utile per altre.

Da tempo si cercano funzioni fisiologiche specifiche, ma finora con scarso successo.
Sicuramente è coinvolto nella stabilizzazione delle pareti cellulari.

La carenza di silicio porta a un'inibizione dell'utilizzo del fosfato nell'ATP e nei fosfati di zucchero, nonché alla biosintesi della lignina.

Un buon contenuto di silicati aumenta la tolleranza al manganese inibendo l'assorbimento di ferro e manganese.

Stagno

Amberger non fornisce informazioni sullo stagno.