Азотын ассимиляци

Чөлөөт нэвтэрхий толь — Википедиагаас
Jump to navigation Jump to search

Азотын ассимиляци (лат. assimilatio буюу хэрэглэх, шингээх) нь хүрээлэн буй орчинд агуулагдаж байгаа азотын органик бус нэгдлүүдээс, амин хүчлүүд г.м. азот агуулсан органик нэгдлүүд үүсэх/үүсгэх процесс юм. Ургамал, мөөгөнцөр болон хий азотыг (N2) фиксацилаж чаддаггүй бактериуд өөрт шаардлагатай азотыг нитрат эсвэл аммиак хэлбэртэйгээр шингээдэг. Амьтад болон бусад организмууд хэрэгцээтэй азотоо органик хэлбэртэйгээр хоол хүнсээрээ авдаг.

Ургамлуудын азотын ассимиляци[засварлах | edit source]

Ургамлууд нь өөрт хэрэгцээт азотыг нитрат (NO3) эсвэл аммиак (NH4+) хэлбэртэйгээр шингээдэг. Агаартай сийрэг (аэроб) хөрсөнд, нитрификацийн процесс явагдах ба ингэснээр хөрсөн дахь хүртээмжтэй азотын хэмжээнд нитрат давамгайлдаг.[1][2] Гэхдээ, тал хээрийн хөрс[3] болон цагаан будааны талбай мэт усанд автсан агааргүй (анаэроб) хөрсөнд аммиак давамгайлж болно.[4] Ургамлын үндэс нь өөрөө орчныхоо рН-ийг өөрчлөх, органик нэгдлүүд эсвэл хүчилтөрөгчийг хөрсрүү ялгаруулах замаар азотын шингэцтэй хэлбэр ба хэмжээнд нөлөөлж болно. [5] Үндэсний энэхүү нөлөөлөл нь микробын идэвхжилд нөлөөлж, энэ нь азотын хэлбэрийн өөрчлөлт, хөрсний органик материас ялгарах аммиакийн ялгаралт, булцуу үүсгэдэггүй бактериудын азотын фиксаци зэрэгт нөлөөлнө.

Азотын ассимиляцийн үеийн рН ба ионы тэнцвэр[засварлах | edit source]

Янз бүрийн ургамлууд ассимиляцийг явуулах янз бүрийн аргуудыг ашигладаг. Улаан лооль маш их K+ авах ба вакуоль дотроо давсыг (калийн давс) хуримтлуулдаг бол, кастор (касторын тосны ургамал) нь үндсэнийхээ нитратыг их хэмжээгээр бууруулах ба ингэснээр шүлтлэгийг ялгаруулна. Шар буурцагны ургамал нь их хэмжээний малатыг үндэсрүүгээ тээж, тэнд тэдгээр нь шүлтлэгийг ялгаруулах ба ингэхдээ калийг эргэлдүүлэн ашиглана.

Ургамал дотор аммони болон хувирч буй нитрат бүр OH ионыг үүсгэнэ. рН-ийнхаа тэнцвэрийг барьж байхын тулд ургамал нь үүссэн OH ионыг хүрээлэн буй орчинрууаа ялгаруулах эсвэл органик хүчлээр сармагжуулах ёстой. Ургамал нь нитратыг шингээж буй тохиолдолд ургамлын үндэсийг хүрээлж буй орчин шүлтлэг болдогийн учир үүнд оршино.

рН-ийн тэнцвэр хангагдаж байхын тулд үндэсрүү шингэсэн NO3 бүрийг нэг катион дагалдаж байх эсвэл үндэснээс нэг анион ялгарч байх ёстой. Улаан лооль зэрэг ургамлууд нь авч буй нитратынхаа хэмжээнд (цэнэгт) харгалзах хэмжээний металлын катионыг (K+, Na+, Ca2+ ба Mg2+) дагалдуулан авч, авсан зүйлсээ малат, оксалат зэрэг органик хүчлийн давсууд болгон нөөцлөнө.[6] Шар буурцаг мэт ургамлууд, тэнцвэрийг хангах зорилгоор, авсан нитрат бүрийн тоогоор OH эсвэл HCO3 ялгаруулна.[7]

Найлзуур (англ. shoot) дээрээ нитратыг хувиргадаг ургамалууд нь ялгарсан OH ионыг инерт байдалтайгаар (өөрт аюулгүй) үндэсрүүгээ тээвэрлэх шаардлага үүснэ. Ийм ургамалууд нь зорилгодоо хүрэхийн тулд, навчиндаа нүүрс ус зэрэг саармаг өмнөгчөөс алимны хүчлийг синтезлэнэ. Нитрат анионтой хамт нэг калийн ион ксилемээр навчинд хүргэгдэнэ. Навчнаас калийн ион алимны хүчлийн давс (калийн малат) хэлбэртэйгээр флоемоор үндэсрүү буцаагдана. Малат нь үндэсэнд ашиглагдана. Ингэж ашиглагдахаасаа өмнө алимний хүчил болон эргэж хувирах ба энэ үед OH ион ялгарч, гадагшилна.

RCOO + H2O -> RCOOH +OH

Ялгарсан калийн ион шинэ нитраттай хамт ксилемээр навч уруу тээвэрлэгдэн. Кали нь ингэж эргэлдэн ашиглагдана. Ийм байдлаар ургамал нь илүүдэл давсыг шингээхээс зайлсхийдэг ба OH ионыг инерт байдлаар тээвэрлэдэг.[8]

Кастор буюу түүнтай адилханаар нитратыг шингээдэг ургамлуудын хувьд, нитратын шингээлт дараах байдлаар явагддаг. Эдгээр ургамлууд нь үндэсэндээ их хэмжээний нитратыг хувиргадаг ба ялгарсан шүлтлэгийг (OH ионыг) шууд үндэсний орчмын хөрсрүү гадагшлуулдаг. Найлзуурт ялгарсан OH ионы дийлэнх хэсэг нь органик хүчлийн давс хэлбэртэйгээр үндэсрүү тээвэрлэгдэж, багахан хэсэг нь карбоксилат хэлбэртэйгээр найлзуурт (өөрт нь) нөөцлөнө.[9]

Эх сурвалж[засварлах | edit source]

  1. (2012) "Plant Nitrogen Assimilation and Use Efficiency". Annual Review of Plant Biology 63: 153–182. DOI:10.1146/annurev-arplant-042811-105532.
  2. Nadelhoffer, KnuteJ. (1984-10-01). "Seasonal patterns of ammonium and nitrate uptake in nine temperate forest ecosystems". Plant and Soil 80 (3): 321–335. DOI:10.1007/BF02140039.
  3. (1989) "Short-term partitioning of ammonium and nitrate between plants and microbes in an annual grassland". Soil Biology and Biochemistry 21 (3): 409–415. DOI:10.1016/0038-0717(89)90152-1.
  4. (2011) "Nitrogen cycling in rice paddy environments: Past achievements and future challenges". Microbes and environments / JSME 26 (4): 282–292. DOI:10.1264/jsme2.me11293.
  5. (2007) "The relationship between rhizosphere nitrification and nitrogen-use efficiency in rice plants". Plant, Cell & Environment 31 (1): 73–85. DOI:10.1111/j.1365-3040.2007.01737.x.
  6. Kirkby, Ernest A. (1977-09-01). "Influence of the Level of Nitrate Nutrition on Ion Uptake and Assimilation, Organic Acid Accumulation, and Cation-Anion Balance in Whole Tomato Plants". Plant Physiology 60 (3): 349–353. DOI:10.1104/pp.60.3.349. Retrieved on 2013-02-19.
  7. Touraine, Bruno (1988-11-01). "Charge Balance in NO3−-Fed Soybean Estimation of K+ and Carboxylate Recirculation". Plant Physiology 88 (3): 605–612. DOI:10.1104/pp.88.3.605. Retrieved on 2013-02-23.
  8. Touraine, Bruno (1992-07-01). "Effect of Phloem-Translocated Malate on NO3− Uptake by Roots of Intact Soybean Plants". Plant Physiology 99 (3): 1118–1123. DOI:10.1104/pp.99.3.1118. Retrieved on 2013-02-19.
  9. Allen, Susan (1987-04-01). "Intracellular pH Regulation in Ricinus communis Grown with Ammonium or Nitrate as N Source: The Role of Long Distance Transport". Journal of Experimental Botany 38 (4): 580–596. DOI:10.1093/jxb/38.4.580. Retrieved on 2013-02-23.