Prezentace aplikace PowerPoint - sci.muni.cz · Dusík v přirozených i zemědělských...
Transcript of Prezentace aplikace PowerPoint - sci.muni.cz · Dusík v přirozených i zemědělských...
Dusík I.
Transformace N v příroděBiologická fixace N
Dusík v přirozených i zemědělských ekosystémech
• Dusík - minerální živina nejčasteji limitující růst
- veká kompetice ostatních organismů- rychle vyplavován z půdy- potřebný v největším množství
Cylus dusíku v přírodě
Přeměny N v půdě
Mineralizace dusíku v půdě
• Ammonifikace- vlastní rozklad organické hmoty produktem NH3
• Nitrifikace- oxidace NH4
+ na NO3- převážně autotrofními
baktériemi Nitrobacter• Denitrifikace
- převážně heterotrofní baktérie redukující NO3-
na N2O nebo N2
Vliv podmínek prostředí na rychlost transformace N
• Vlhkost půdy
• Zamokření/ zaplavení
• Teplota
Biologická fixace N (diazotrofie)
• Pevně symbiotická – bakterie rodu Rhizobium- aktinomycety rodu Frankia- sinice rodů Nostoc, Anabaena
• Volně symbiotická – bakterie (Azotobacter) i sinice
• Asymbiotická (zcela volná)
Typy biologické fixace N
Biologická fixace N - energetika
Souhrnná rovnice fixacenitrogenáza
N2 + 8e- + 8H+ + 16 ATP 2 NH3 + 2 H2 + 16 ADP + 16 Pi
Náklady na fixaci N2 : 960 kJ mol-1
Biologická fixace N - mechanismus
Průběh vzniku symbiotického vztahu
1. Vylučování specifických flavonoidních látek z kořenů rostlin
2. Reakce baktérií na flavonoidy - chemotaxe- indukce nod genů
3. Reakce v rostlině pod vlivem nod-faktorů- Tvorba lectinů na povrchu kořenov. vlásků – vazba a průnik- Exprese genů pro tvorbu nodulinů (tvorba hlízek)
Průběh vzniku symbiotického vztahu (pokračování)
4. Průnik baktérií do buněk infekčním vláknem
5. Růst hlízek, tvorba bakteroidů v hostitelských b.
6. Fixace N
Úspěšnost vzniku symbiotického vztahu je nízká1-5 % kořenových vlásků je infikováno20 % z infikovaných se rozvine do vzniku hlízky
Průběh vzniku symbiotického vztahu
Hlízky na kořenech rostlin jetele a sóji
Detail buňky s bakteroidy
Hlavní znaky symbiotického vztahu
Regulovaný přísun energie - cukry z rostliny
Regulovaný přísun kyslíku (leghemoglobin)
Vznikající amoniak z fixace difunduje z bakteroidů a je rychle vázán rostlinnými enzymy do organických sloučenin (Gln, Glu, Arg, ureidy)
Schéma vztahů v infikované buňce
Mechanismus regulace aktivity symbiontů
Příklad specificity symbiotického vztahu
Důležitost symbiotického vztahu pro zisk N
Náklady BFN, metody kvantifikace podílu N fixace
Náklady n BFN – cca 25% fixovaného uhlíkuX rostliny bez symbiózy za ideálních podmínek 4-13%
Za nedostatku vnějších zdrojů budou náklady srovnatelné
Měření aktivity nitrogenázy – redukce acetylenuBilanční metody – stabilní isotopy (15N)
- přídavek isotopu do substrátu- diskriminace isotopu při fixaci N
Vliv podmínek prostředí na BFN
• Dostupnost N (větší dostupnost N omezení BNF)
• Dostupnost P (nedostatek P omezení BNF)
• Dostupnost Mo, Fe (nedostatek Mo, Fe omezení BNF)
• Dostupnost záření, defoliace (nedostatek asimilátůomezení BNF)