Absorption et assimilation de l'azote

Absorption et assimilation de l’azote

• L’ammonium est intégré dans les acides aminés.
• Le nitrate peut être réduit en ammonium dans le plaste par deux enzymes: la nitrate réductase (NR) puis la nitrite réductase (NiR).
• Le nitrate peut être exporté dans le xylème par diffusion simple par les plasmodesmes, le long d’un gradient radial du cortex, puis par transport actif pour entrer dans le xylème.
• Le nitrate peut être accumulé dans la vacuole, participant à l’abaissement du potentiel osmotique.
• Le nitrate entre en antiport avec des OH-.
• L’ammonium entre en antiport avec des protons.
• Le nitrate est majoritairement absorbé car il est plus abondant dans le sol.
• L’ammonium est prêt à former des acides aminés car il est très réduit.
• La plupart du temps, les anions sont complexés à des cations pour former des sels.
• Le nitrate est annexé avec du K+ pour donner du nitrate de potassium.
• Si on a un symport, il y a un flux de protons et une acidification de la racine. Une ATPase consomme de l’ATP pour expulser les protons.

Absorption de l’ammonium

• La forme NH4+ est la plus économique d’azote pour la plante, car il est déjà sous forme réduite.
• L’ammonium entre en antiport avec une excrétion de protons.
• L’absorption du NH4+ peut affecter la physiologie du végétal par deux effets principaux: l’acidification du milieu racinaire et le syndrome ammoniacal.

Acidification du milieu racinaire

• L’absorption du NH4+ entraîne une sortie de H+ dans le milieu extérieur.
• Cette acidification est de faible ampleur dans le sol, mais peut être significative en hydroponie.

Syndrome ammoniacal

• Il y a une perturbation de la nutrition hydrominérale par l’absorption de NH4+.
• L’ammonium entre en compétition avec certains cations comme le potassium.
• Les OH- peuvent se combiner avec du CO2 pour former des carbonates (HCO3-) qui réagissent avec R-COO- pour former des acides organiques.
• Il y a une augmentation des acides aminés par assimilation de l’ammonium et une baisse des sucres.

Nutrition mixte

• Le nitrate facilite l’absorption de l’ammonium.
• Le nitrate entre en symport avec des H+, et l’ammonium entre en antiport avec des H+.
• Le nitrate migre facilement dans les feuilles et induit une augmentation de la photosynthèse.
• Une nutrition mixte est favorable à la plante avec une production de matière fraîche plus importante.
• L’absorption des deux ions (ammonium et nitrate) permet de résoudre les problèmes d’acidification de la rhizosphère, de maintien de l’osmoticum et de photosynthèse.
• Le nitrate d’ammonium est un sel utilisé dans les engrais chimiques.

Adaptations à la nutrition ammoniacale

• Dans la nature, l’ammonium est rapidement oxydé en nitrate par les bactéries nitrificatrices.
• Cette transformation peut être inhibée par une température trop basse, un pH trop bas et un manque d’oxygène.
• Il existe des mécanismes d’adaptations.
• Les conifères ont des ectomycorhizes qui permettent d’oxyder l’ammonium en nitrate.
• Les plantes en C4 produisent plus d’acides organiques qui piègent plus facilement l’ammonium.
• Le riz, avec son aérenchyme, émet de l’oxygène qui facilite la présence de bactéries nitrificatrices.

Origine de l’azote minéral

Humidification

• Les animaux du sol interviennent dans la décomposition de la matière organique.
• Cette décomposition conduit à l’humus ou à des éléments minéraux.
• Les animaux du sol fragmentent la matière organique, augmentant sa surface d’attaque par les bactéries et les champignons.
• La formation de colloïdes humiques et d’agrégats stables est due au mélange de matière organique et de sécrétions intestinales.
• Les animaux améliorent l’aération du sol et la circulation de l’eau.
• Les vers de terre assurent plus de 50% de la macroporosité du sol.

Action chimique

• Les vers de terre redistribuent la matière organique et le calcium dans le sol.
• L’ajout d’ammonium permet la production d’acides aminés (comme la glutamine) qui favorisent la croissance de la plante.

Expression d’un gène

• L’expression d’un gène est étudiée par le Northern blot, permettant de quantifier la production d’un ARNm particulier.
• On utilise un gène de ménage, exprimé de manière constante dans n’importe quelle condition, pour calibrer les résultats.
• Le clonage et la séquence codante de la NR permettent de faire des sondes pour le Northern blot.
• La RT-PCR permet d’amplifier la séquence codant pour la NR.
• La RT-PCR quantitative mesure l’amplification à chaque cycle de PCR.
• Le gène NR est fortement exprimé en présence d’azote.
• La transcription du gène NR est initiée par la présence du substrat (nitrate).
• Il y a un contrôle post-traductionnel de l’activité de la NR.
• Le phytochrome est un photorécepteur qui induit la transcription du gène NR.
• Il y a un contrôle post-transcriptionnel lié à la lumière.
• Plusieurs facteurs régulent l’activité des enzymes NR et NiR: la présence d’acides aminés, les sucres, les cytokinines et l’acide abscissique.
• La régulation de l’activité enzymatique s’effectue par phosphorylation.

Assimilation de l’ammonium

Sources d’ammonium

• Il existe plusieurs sources d’ammonium disponibles pour la plante: la réduction des nitrates, la fixation symbiotique de l’azote atmosphérique, la photorespiration et le catabolisme des protéines.

Mécanisme d’assimilation

• L’assimilation de l’ammonium s’effectue en deux étapes.
• La glutamine synthase (GS) fixe un ion ammonium sur du glutamate pour donner la glutamine.
• La fonction amine est transférée sur de l’α-cétoglutarate pour redonner deux glutamates.

Ce quiz explore les processus d'absorption et d'assimilation de l'azote par les plantes. Il aborde les différents mécanismes impliqués tels que la réduction du nitrate en ammonium et le rôle des ions dans ces processus. Testez vos connaissances sur l'importance de ces réactions pour la nutrition des plantes.