فسيولوجيا النبات والتغذية المعدنية للنباتات

فسيولوجيا النبات

• هو العلم الذي يدرس وظائف النباتات الحيوية، بما في ذلك النمو، والأيض، والتكاثر.
• يعود تاريخه إلى عام 1665 مع اكتشاف الخلية من قبل روبرت هوك.
• كلمة "فسيولوجيا" مشتقة من الكلمات اليونانية (phys) وتعني عضو و (ology) وتعني علم.
• يرتبط علم فسيولوجيا النبات بفروع علم النبات الأخرى، بالإضافة إلى البيئة الخارجية للنبات.
• الخلية النباتية هي الوحدة الأساسية لتركيب النبات وتتكون من بروتوبلازم محاط بجدار خلوي.
• عمليات النمو في النباتات تتحكم بها الهرمونات النباتية أو منظمات النمو التي يفرزها النبات بنسب محددة.
• النباتات تتفاعل مع البيئة الخارجية من خلال عدة استجابات مثل استجابة النبات لطول الليل.

التغذية المعدنية للنباتات

• درس أرسطو (382-325 ق.م) أن النبات يتشكل نتيجة لتحول التربة.
• أوضح فان هيلمونيت (1577-1644) أن الماء هو مصدر رئيسي لنمو النبات.
• أثبت جون وودوارد (1699) أن الماء ليس وحده مصدر نمو النبات.
• بين ستيفن هيلز (1727) أن المادة العضوية تحتوي على عنصر الكربون.
• درس دي سوسير (1804) أن بعض المعادن مهمة وبعضها غير مهم لنمو النبات.
• درس سبينجل (1787-1859) أن نقص بعض العناصر المعدنية يضر النباتات.
• شرح بوسينغاليت أن التربة بحاجة إلى تجديد العناصر المعدنية لإنتاج النباتات.
• أظهر ساشس (1890) أن زراعة النباتات في المحلول المائي ضرورية لنموها.
• العناصر الغذائية المعدنية هي عناصر غير عضوية، يتم امتصاصها من التربة على شكل أيونات غير عضوية.
• النباتات هي "عمال مناجم" لقشرة الأرض، حيث تمتص العناصر من التربة بفعالية عالية.

الأدوار العامة للعناصر المعدنية في النباتات

• حرق النباتات في الهواء يترك رمادًا يحتوي على العناصر المعدنية.
• العناصر الأساسية ضرورية لنمو النبات.
• العناصر الكبرى (macronutrients) هي عناصر تحتاجها النباتات بكميات كبيرة (C, H, O, N, P, K, Ca, Mg, S).
• العناصر الدقيقة (micronutrients) هي عناصر تحتاجها النباتات بكميات صغيرة (Fe, Mn, Cu, Zn, B, Mo, Cl, Ni).
• تصنف العناصر المعدنية بناءً على الحركية mobility إلى عناصر متحركة، وغير متحركة، ومتوسطة الحركة.

التقنيات لدراسة العناصر المعدنية للنباتات

• تحليل الرماد يُحدد العناصر المعدنية في النبات عن طريق حرقها.
• تجارب زراعة المحاليل : تحديد أهمية عنصر معين في نمو النبات من خلال زراعته في محلول مغذي محدد.
• الزراعة المائية (hydroponics): زراعة النباتات بدون تربة باستخدام محلول مغذي.

منظمات نمو النبات

• منظمات نمو النبات أو الهرمونات النباتية هي مركبات عضوية تتحكم بعمليات نمو والتطور والتحرك.
• تصنيفات منظمات النمو: محفزات، و مثبطات، على اساس وظيفة منظمات النمو.

### الأوكسينات AUXINS

• كان الأوكسين أول هرمون يتم اكتشافه في النباتات، حيث يعمل على تعزيز استطالة الخلايا وانقسامها.
• النمط الشائع للأوكسين هو IAA (حمض الإندول الأسيتيك).
• الاستخدامات التجارية للأوكسينات : التجذير، منع تساقط الفواكه، إنتاج الثمار البكرية.
• آلية عمل الأوكسينات : يُفترض أن الأوكسين يرتبط بالمستقبلات الخلوية، مما يؤدي إلى سلسلة من التغييرات الخلوية.

### الجبرلينات GIBBERELLINS

• الجبرلينات هي مجموعة من المواد الكيميائية التي تتحكم في استطالة السيقان و إنبات البذور، والتخليق الجديد للإنزيمات.
• مصدر الجبرلينات : تنتج النباتات والجبرلينات بشكل طبيعي في البراعم القمية، الأوراق، والبراعم النامية.
• الاستخدامات التجارية للجبرلينات : زيادة حجم الثمار، كسر خمول البراعم، تعزيز الإثمار العذري.
• آلية عمل الجبرلينات : يتفاعل الجبرلين مع مستقبلات في الخلية، وينشط مسارات الإشارة التي تؤدي إلى نمو استطالة الساق.

السيتوكينينات CYTOKININS

• السيتوكينينات هي هرمونات نباتية تعمل على تحفيز انقسام الخلايا.
• مصدر السيتوكينينات : يتم تصنيعها في جذور النبات، وتعمل على تحفيز انقسام الخلايا والأوراق.
• الاستخدامات التجارية للسيتوكينينات : في زراعة الأنسجة النباتية.
• آلية عمل السيتوكينينات : تنشط السيتوكينينات مسارات الإشارة التي تهيئ الانقسامات الخلوية و تعمل مع الهرمونات الأخرى لتحفيز التمايز.

الإيثيلين Ethylene

• الإيثيلين عبارة عن غاز ينظم عملية النضج في النبات، و التساقط ، و التفتح.
• مصادر الإيثيلين : يتم إنتاجه في معظم أجزاء النباتات.
• الاستخدامات التجارية للإيثيلين : تسريع نضج الفواكه، تحفيز عملية التساقط.
• آلية عمل الإيثيلين : يرتبط الإيثيلين بمستقبل خاص فيه يؤدي إلى تحفيز سلسلة من التفاعلات الكيميائية.

حمض الأبسيسيك ABSCISIC ACID

• حمض الأبسيسيك هو هرمون نباتي يعمل على تثبيط النمو.
• مصدر حمض الأبسيسيك : ينتج في نباتات الكاسيات البذرية.
• الاستخدامات التجارية لحمض الأبسيسيك : زيادة فترة المحافظة على ثمار النباتات
• آلية عمل حمض الأبسيسيك : يرتبط بمستقبلات خاصة ويؤثر على مسارات الإشارات المختلفة، مما يؤدي إلى إغلاق الثغور.