Біологічна роль елементів мінерального харчування
Класифікація елементів мінерального живлення, заснована на їхній функціональній ролі.
Калій. Вміст та розподіл калію по органах рослин; його циркуляція та реутилізація. Характеристика систем транспорту К+, їх функції у рослині. Роль К+ у підтримці потенціалу на мембранах. Функції калію, пов'язані з підтримкою гомеостазу внутрішньоклітинного та тканинного середовища (катіонно/аніонний баланс, рН, осморегуляція, гідратація та конформація клітинних структур). Механізм устьичних рухів. Калій як активатор ферментних систем.
Кальцій. Накопичення, форми сполук, особливості надходження та переміщення Са 2+ по рослині, можливість його реутилізації. Концентрація та розподіл Са 2+ у структурах клітини. Функції кальцію в апопласті та вакуолі. Роль Са 2+ у регуляції клітинних процесів та формуванні реакцій у відповідь на зовнішні та внутрішні впливи. Характеристика мембранних систем транспорту Са2+, особливості їх регуляції та роль у формуванні Са2+-сигналу. Загальна схема шляхів передачі сигналу на мішені, в клітині, у зв'язку з реакцією у відповідь на різні стимули. Специфічність кодування та передачі Са 2+ -сигналу в залежності від природи та характеру стимулу. Посередництво Са 2+ в управлінні комплексними фізіологічними процесами: устьичні рухи; зростання кінчиком (пилкова трубка і кореневий волосок); гравіотропізм; фототропізм; фотоморфогенез; адаптація до стресу та ін.
Магній. Вміст та сполуки магнію в тканинах рослин. Значення зв'язку Mg 2+ з аденозинфосфатами та фосфорильованими цукрами. Роль у підтримці рН-стату та далекому транспорті речовин. Запасні форми Mg 2+ , його реутилізація та перерозподіл у рослині. Функції магнію у фотосинтезі. Магній – як активатор ферментних систем; участь у освітіфункціональних рибосом.
Азот. Дивись програму спецкурсу "Азотний обмін рослин".
Фосфор. Доступність фосфору в ґрунті, особливості транспорту в корені та залежність поглинання Pi від умов середовища. Форми Р-з'єднань (органічні та неорганічні) та їх розподіл у клітинних структурах, тканинах та органах. Запасання фосфору. Особливості транспортування сполук фосфору. Метаболічна компартментація його сполук у клітині. Функції роль фосфору в запасанні та перетворенні енергії, структурної організації мембран, кодуванні та реалізації спадкової інформації, обміні вуглеводів. Фосфор та метаболітне регулювання процесів. 1,4,5-фосфоінозитол, як вторинний месенжер. Контролює ферментну активність через оборотне фосфорилювання білків.
Сірка. Цикл сірки у природі, сполуки, що використовуються рослиною. Шляхи відновлення сірки у рослині, зв'язок із фотосинтезом. З'єднання сірки у тканинах. Значення сульфідного та дисульфідного зв'язку; сірковмісні ферменти. Роль сірки у енергетичному обміні. Значення глутатіону та фітохелатинів.
Мікроелементи.
Залізо: доступність у ґрунті, валентність поглинається форми, роль мікоризи. Особливості надходження заліза у дводольних та однодольних рослин. З'єднання заліза; розподіл за компартментами клітини та у рослині. Комплекси заліза в білках редокс-ланцюгів та інших ферментах. Залізо та синтез хлорофілу. Мідь: Зміст та розподіл у клітці та тканинах. Участь в окисно-відновних процесах дихання та фотосинтезу. Функції цитозольних оксидаз (аскорбат-, фенол-і діаміноксидаз).
Марганець: Активовані ним ферментні системи, його специфічність як кофактора. Роль Mn 2+ у функціонуванні ФС-2.
Молібден: Потреба елемента; його значення дляпроцесів утилізації азоту середовища Мо-птерин та функціонування нітрогенази та нітратредуктази.
Цинк: Його структурна роль у підтримці ферментної активності та при синтезі білка. Метаболічні функції ферментів, які містять цинк.
Мікроелементи та ізоформи супероксиддисмутази, їх локалізація у клітині та роль у захисті тканин від активних форм кисню.
Бор: компартментація у клітині; форми з'єднань. Механізми участі у регуляції фізіологічних процесів та метаболізму.
Порушення у метаболізмі рослин при нестачі мікроелементів. Токсичність важких металів для рослин їх накопичення у тканинах. Механізми захисту. Видоспецифічність у чутливості та стійкості рослин до надлишку та нестачі важких металів у середовищі. Фіторемедіація.
Регуляція процесів надходження, накопичення та розподілу елементів мінерального живлення в системі цілої рослини
Взаємини іонів при їх поглинанні. Надходження, накопичення та розподіл по органах елементів живлення залежно від зовнішніх та внутрішніх факторів (доступність, рН, температура, водозабезпеченість, видоспецифічність, вік та ін.). Баланс катіонів та аніонів у тканинах. Підтримка рН-стату рослини. Осморегуляція у рослинних тканинах. Роль компартментації у регуляції транспорту, накопичення та обміну іонів. Зв'язок процесів мінерального живлення з водообміном, диханням та фотосинтезом; їх інтеграція та взаєморегуляція на рівні клітини, органу та цілої рослини. Донорно-акцепторні відносини, реутилізація та кругообіг мінеральних елементів у рослині. Мінеральне харчування, зростання та продуктивність рослин. Використання показників обміну мінеральних елементів для оцінки господарсько корисних якостей (ефективність використання добрив, соле- та посухостійкість,якість с/г продукції і т.д.). Мінеральне харчування та моделювання продукційного процесу.