Nutrición mineral

�Introducción

�Concepto de esencialidad

�Clasificación y funciones

�Métodos de estudio

�Métodos de diagnóstico

�Absorción y transporte

Nutrientes esenciales

• Criterios de esencialidad (Arnon y Stout, 1934):– La planta no puede culminar su ciclo de vida en

ausencia del elemento.– La función del elemento no puede ser desempeñada

por otro.– El elemento deberá estar directamente implicado en

el metabolismo.

• Ni la presencia ni la concentración son criterios de esencialidad.

Clasificación de los elementos esenciales

• Macronutrientes esenciales:� C, O, H� N, P, K, S. Ca y Mg

• Micronutrientes esenciales:� Fe, Mn, Zn, Cu, B, Mo, Cl y Ni.

• Elementos beneficiosos:– Na, Si, Co,(Al), I, Ti, (Se),V,....

(requerimiento ecológico u agronómico)

Elementos beneficiosos:

Niveles adecuados de nutrientes requeridos por las plantas.

�La tabla se limita a aquellos elementos considerados generalmente esenciales para todas las plantas superiores. (Silice es “cuasi-esencial”).

�Se basa en análisis foliares de especies cultivadas únicamente.

�Presenta valores de concentración umbral, por encima de la cual la mayoría de las especies no presentan limitaciones en el crecimiento.

Clasificación por su función

• Grupo 1 : N y S (constituyentes de compuestos

orgánicos).

• Grupo 2 : P, B, Si (acumulación de energía o integridad

estructural).

• Grupo 3 : K, Na, Mg, Ca, Mn, Cl (se mantienen en su

forma ionica - cofactores-).

• Grupo 4 : Fe, Cu, Zn, Mo, Ni (involucrados en

transferencia de electrones).

Elementos minerales clasificados seg ún su movilidad dentro de la planta

MÓVIL• Nitrógeno

• Potasio• Magnesio

• Fósforo

• Cloro• Sodio

• Zinc• Molibdeno

NO MÓVIL

• Calcio• Azufre

• Hierro

• Boro• Cobre

NITRÓGENO

NITRÓGENO

FUNCIÓN Y PRESENCIA EN LA PLANTA:

�Móvil en planta

�Macromoléculas: Proteinas y Ácidos nucleicos (ADN y ARN)

�N orgánico soluble: AA, amidas

�1,5 a 5 % del peso seco

�N inorgánico: iones nitrato y amonio

�Fijación biológica (Rhizobium-Leguminosa; Frankia-no Leguminosa)

NITRÓGENO

SÍNTOMAS DE DEFICIENCIA:

�Reducción en crecimiento de área foliar (IAF)

�Reducción de Amáx y EUL

�Clorosis uniforme de hojas adultas, posible caída antes de ser necróticas

�Cambios drásticos en partición de fotoasimilados

FÓSFORO

FÓSFORO

FUNCIÓN Y PRESENCIA EN LA PLANTA:

�Como fosfato libre

�Como compuesto orgánico: ácidos nucleicos y fosfolípidos

�Homeostasis energética: ATP, NADPH

�Absorción facilitada por micorrizas

�Móvil en planta

FÓSFORO

SÍNTOMAS DE DEFICIENCIA:

�Enanismo y pobre desarrollo radicular

�Producción excesiva de antocianinas

�Maduración retrasada de frutos y semillas

POTASIO

POTASIO

FUNCIÓN Y PRESENCIA EN LA PLANTA:

�Catión más abundante en vacuola y citoplasma

�Osmoregulación (apertura y cierre estomático)

�Activador de más de 50 sistemas enzimáticos

�Contraión, neutraliza cargas negativas

�Rol en síntesis de celulosa y lignina

�Móvil en planta

POTASIO

SÍNTOMAS DE DEFICIENCIA:

�Problemas en elongación celular

�Mal control estomático

�Tejidos con paredes celulares más débiles

�Necrosis de puntas y bordes de hojas

AZUFRE

GSH: Tripéptido glutatión (transporte)PC: Fitoquelatinas (detoxificación)

AZUFRE

FUNCIÓN Y PRESENCIA EN LA PLANTA:

�Absorción principalmente como ion sulfato (SO4-2)

�Reducción principalmente en cloroplasto

�Aminoácidos azufrados (cysteina y metionina)

�Glutatión: transportador de S reducido

�Fitoquelatinas: alta afinidad por metales pesados (detoxificación)

AZUFRE

SÍNTOMAS DE DEFICIENCIA:

�Similares a deficiencia de N

�Clorosis (en hojas jóvenes)

�Reducción del crecimiento

CALCIO

CALCIO

FUNCIÓN Y PRESENCIA EN LA PLANTA:

�Relativamente inmóvil en planta

�Función estructural

�Integridad de membranas

�Concentración citoplasmática baja (100 nM)

�Mensajero secundario (respuestas a estrés, regulación estomática, etc.)

CALCIO

SÍNTOMAS DE DEFICIENCIA:

�Regiones meristemáticas y hojas jóvenes

�Muerte apical (también yemas florales)

�Reducción del crecimiento de raíces

MAGNESIO

MAGNESIO

FUNCIÓN Y PRESENCIA EN LA PLANTA:

�Mayoritariamente en vacuola (turgencia)

�Integración de la molécula de clorofila

�Cofactor enzimático

�Estabilidad del ADN (transcripción y traducción de genes)

MAGNESIO

SÍNTOMAS DE DEFICIENCIA:

�En hojas maduras

�Clorosis marginal o en manchones

�Gran diversidad de síntomas según especie

¿Cómo se estudian las necesidades nutricionales de las plantas?

Minirhizotron

¿Cómo se estudian las necesidades nutricionales de las plantas?

Plantas creciendo en suelo:

•Deficiencias de distintos elementos pueden presentar síntomas muy similares o idénticos.

•Deficiencias de varios elementos pueden ocurrir simultáneamente y en distintos tejidos.

•Deficiencias o excesos de un elemento pueden inducir deficiencia o acumulación de otro.

•Algunos enfermedades virales producen síntomas similares a deficiencias nutricionales.

¿Cómo se estudian las necesidades nutricionales de las plantas?

¿Cómo se estudian las necesidades nutricionales de las plantas?

Composición de la solución nutritiva de Hoagland.

Métodos de diagn óstico

• Cualitativos• Cuantitativos: Análisis foliarNivel CríticoIntervalo de suficienciaDRIS (Sistema integrado de recomendación y diagnóstico)

• Otros métodos cuantitativos– Fracción de nutrientes– Análisis de savia– Métodos histoquímicos y bioquímicos

Métodos de diagn óstico

• Cualitativos: síntomas visibles• Cuantitativos: Análisis foliarNivel CríticoIntervalo de suficienciaDRIS (Sistema integrado de recomendación y diagnóstico)

• Otros métodos cuantitativos– Fracción de nutrientes– Análisis de savia– Métodos histoquímicos y bioquímicos

Síntomas visibles de alteraciones nutricionales

• Clorosis: coloración verde

pálido o amarillenta por

desarrollo subnormal de clorofila.

• Necrosis: muerte de tejidos

• Deformaciones

Síntomas de deficiencia en Tomate

ClorosisVenas y pecíolo rojizo

Clorosis Zonas necróticas Necrosis marginal

Necrosis basal Clorosis intervenal

Epstein and Bloom, 2004

Síntomas de deficiencia en Frutilla

Buchanan, 2001.

Hojas de Eucalyptus globulus deficientes en N comparadas con hojas normales.

Arruda y Malavolta 2001.

Síntomas de deficiencia en Ecualyptus

Eucalyptus grandis con amarillamiento marginal por

deficiencia de K+

Progresión de síntomas de deficiencia de P en clones de E. grandis x urophylla.

Arruda y Malavolta 2001.

Síntomas de deficiencia en Eucalyptus

Deficiencias de macronutrientes en Pinus caribea.

http://www.forest.ula.ve

Deficiencias de algunos micronutrientes en Pinus caribea.

http://www.forest.ula.ve

http://www.back-to-basics.net/nds/index.htm#

Sitio web: síntomas de deficiencia de nutrientes en distintos cultivos.

http://www.ipmimages.org/browse/subimages.cfm?sub=766

Sitio web: síntomas de deficiencia de nutrientes en distintos cultivos.

Métodos de diagn óstico

• Cualitativos• Cuantitativos: Análisis foliarNivel CríticoIntervalo de suficienciaDRIS (sistema integrado de recomendación y diagnóstico)

• Otros métodos cuantitativos– Fracción de nutrientes– Análisis de savia– Métodos histoquímicos y bioquímicos

Análisis foliar

• Análisis químico del material vegetal con el fin de realizar un diagnóstico de nutrición.

• Hojas reflejan mejor el estado nutricional.

• Etapas del análisis:

1. Toma de muestra según procedimiento normalizado

2. Preparación (transporte, lavado, secado, molido)

3. Análisis foliar: mineralización de materia orgánica, determinación de nutrientes (espectrometría, colorimetría)

Métodos cuantitativos

Zona de suficiencia Zona de toxicidad

Zona de deficien

cia

Concentración crítica

Concentración de nutriente en el tejido (µµµµmol/g peso seco)

Cre

cim

ient

o (%

)

Métodos cuantitativos

Concentración crítica:

Mínima concentración de nutriente en el tejido vegetal con la cual se logra óptimo crecimiento.

Por debajo de la concentración crítica ocurren trastornos nutricionales, y se manifiestan síntomas de deficiencia.

Necesidades de fertilización.

Intervalo de suficiencia (% en peso seco)

Especie N P K

Trigo (parte aérea) 3.0 – 4.5 0.3 - 0.5 2.9 – 3.8

Algodón (hoja madura) 3.6 – 4.7 0.3 – 0.5 1.7 – 3.5

Tomate (hoja madura) 4.0 – 5.5 0.4 – 0.65 3.0 – 6.0

Abeto (acícula) 1.35 – 1.7 0.13 – 0.25 0.5 – 1.2

Intervalos de suficiencia para distintas especies v egetales

Arruda y Malavolta 2001.

Flückiger & Braun

Sistema integrado de recomendación y diagnóstico (D RIS)

Métodos de diagn óstico

• Cualitativos• Cuantitativos

– Análisis foliar• Nivel Crítico• Intervalo de suficiencia

– DRIS• Otros métodos cuantitativos

– Fracción de nutrientes– Análisis de savia– Métodos histoquímicos y bioquímicos

Nutrición mineral

�Introducción

�Concepto de esencialidad

�Clasificación y funciones

�Métodos de estudio

�Métodos de diagnóstico

�Absorción y transporte