Важность Фосфора на ранних этапах развития растения (часть 3)

Различия в стратегиях и эффективности поглощения фосфора растениями

Важность фосфора для выживания растений подтвердила развитие адаптаций растений для улучшения доступа к фосфору, который находится в почве. Концентрация фосфора в почвенном растворе обычно низка, поскольку она быстро адсорбируется на поверхностях почвы, а также осаждается в виде фосфатов кальция (Ca), магния (Mg), железа (Fe) и алюминия (Al).

Большая часть P движется к растению путем диффузии, а не потока массы. Поскольку движение через почву к корню ограничено, диффузия обычно считается фактором, ограничивающим скорость поглощения P растениями. По оценкам, в среднем P может диффундировать только приблизительно 0,01 сантиметра, таким образом, только P в пределах 0,01 сантиметра корня растения является позиционно доступным для абсорбции. Поглощение P растением пропорционально плотности корня, поэтому увеличение площади поверхности корней увеличивает способность растения получать доступ и поглощать P из почвы. Поэтому многие растения реагируют на низкие концентрации P почвы, увеличивая корневую систему и развивая сильно разветвленные корни с обильными корневыми волосками, чтобы повысить их способность исследовать новые почвенные запасы P и эффективно извлекать фосфор из почвы, когда встречаются области с высоким содержанием Р. Многие растения будут формировать ассоциации с микоризными гифами, что также увеличивает способность посева к доступу и поглощению P. Сообщалось, что коэффициент корня: побег был увеличен с ранним дефицитом P в сезоне. Снижение роста было обычно больше в побеге, чем в корне, позволяя растению поддерживать рост корней и извлекать Р из почвы. Рост вершин и корней тесно связан с распределением P между частями растения. Там, где запасы P были низкими, доля P, содержащихся в корнях растений, была выше, чем при условии, что запас P был умеренным. При более высоком значении P также наблюдалось относительное увеличение корня по сравнению с побегом . Это может означать удержание P корнем в соответствии с его требованиями при низкой концентрации, экспорт фосфора в побег при достаточных концентрациях, а P-удерживание корень при высокой концентрации, чтобы избежать токсичности фосфора в побеге. Хотя повышенное укоренение является важным фактором в улучшенном доступе Р в условиях ограниченного питания фосфором, существуют другие реакции растений на ограниченный запас фосфора, который может увеличить накопление Р в растении. Некоторые растения выделяют фосфатазы в среду для разложения органических фосфатов, увеличивая количество доступных источников. Растения, такие как рапс, могут подкислять ризосферу путем секреции органических кислот, чтобы увеличить доступность Р. Некоторые растения могут также реагировать на P-дефицит, увеличивая их способность накапливать P, с которыми они контактируют. В кукурузе снижение уровня P в растении, по-видимому, сигнализирует, что корни поглощают P более быстро. Растения, которые испытали Р-стресс, показывают значительное увеличение скорости поглощения фосфора, когда они контактируют с Р, по сравнению с растениями, у которых не было Р-стресса. Более высокая скорость поглощения приводит к более высокой концентрации P в ткани в первоначально P-стрессовых растениях по сравнению с теми, у которых имеется достаточный запас P. Фосфор-дефинитные растения могут потерять способность регулировать поглощение Р, что приводит к неограниченному поглощению Р, когда Р питательный раствор восстанавливается.

Было высказано предположение, что нормальные растения имеют регуляторный механизм, который ограничивает чрезмерное поглощение или накопление P, при этом механизм неэффективен для P-дефинитивных растений. Поэтому P-дефинитные растения могут накапливать токсичные количества P при воздействии уровней раствора P, которые, когда они постоянно доступны, нетоксичны. Высокое соотношение органического и неорганического фосфора в растении, по-видимому, сигнализирует транспортной системе о повышении скорости потока. Восстановление внешнего неорганического питания P, по-видимому, регулируется неорганической концентрацией P в растении, что может помочь защитить растения от токсичности воздействия фосфора.