작물생리학 암기 - 3장 무기영양생리

 

 

 

 

 

3장 무기영양생리

- 셀레늄은 P의 흡수 억제하여 P의 독성을 해독

- 루비듐은 K 대체 가능

- 염소 CI는 브롬 Br으로 대체 가능

 

* 질소

- 단백질 무게의 16%

- 무, 사과나무에서는 뿌리에서 NO3-가 NH4+ 환원 → 아스파라진,글루타민 같은 아마이드형태로 지상부로 이동

- 밀, 토마토에서는 NO3-가 잎으로 이동 → 엽록체에서 NH4+ 환원

- 기비, 분얼비 : 이삭수 증가

- 유수형성기 : 영화수 증가

- 출수기 : 등숙 증가

- C3 온대성화곡류는 질소가 높으면 조고비율(짚 비율)이 낮아진다. 벼의 조고비율은 C3와 C4 의 중간

- C4 열대성화곡류는 질소과잉해 적다.

* 인

- 인의 흡수가 가장 높은 토양 pH 6.5 식물체내에 약 20%가 흡수된다.

- 대사활동이 왕성한 생장점, 마디 등에 축적

- 화곡류의 성숙 촉진, 조류의 생육 촉진 (이끼)

- 생육 초기에 기온이 낮아 인 흡수 낮아져서 뿌리가 잘 발달하지 않음

- 옥수수에 인이 부족해 안토시아닌 생성 촉진되어 잎이 자색

* 칼륨

- 칼륨이 너무 높으면 오히려 생장이 나빠지고, 생산물의 품질이 나빠진다.

- 칼륨 결핍 증상은 발육이 어느정도 진행 된 다음에 나타난다. (초기에는 나타나지 않음)

- 칼륨 결핍으로 뿌리가 생장 저해된다. (지상부보다 뿌리가 더 심함)

* 칼슘

- 세포벽 구성성분으로 중층의 펙틴과 결합. 세포분열과 생장에 중요

- 환경과 호르몬에 대한 작물의 2차 신호전달자로 작용

- 길항작용 Mg2+의 흡수 억제

- 칼슘 결핍으로 사과-고두병, 토마토-배꼽썩음병, 땅콩-쭉정이

* 마그네슘

- 10~20%가 엽록체에 존재 (광합성 직접 관여, 효소활성 조절)

- 마그네슘 결핍 : 엽맥사이 황백화 (포도·고구마·목화에서 적자색 나타나기도 함), 불임립 증가, 감자 전분 축적 감소, 사과나무 조기낙엽

* 황

- metallothionein : 분자량 10,000 이하의 저분자 단백질. 식물체 내에서 구리, 카드뮴, 아연과 결합. 메탈로티오네인의 -SH 가 중금속과 결합하면 중금속의 해를 피할 수 있다.

- 볏과<콩과<배추과 순으로 요구도가 크다

- 황 결핍 : 메티오닌 부족(글루텔린 중합 안됨), 콩과작물 뿌리혹세균의 질소고정 감소

- 황은 대체로 부족하지 않다. 황 시용하면 토양 산성화 (pH 낮출 때 사용. 입고병 방지, 철 결핍 방지)

* 철

- 80%가 엽록체에 존재

- TCA의 citrate→isocitrate 효소인 aconitase의 주성분

- 가용태 철은 Fe2+, Fe3+ 킬레이트 형태로 존재.

- 뿌리에서 흡수된 후 Fe-citrate 로 물관 이동.

- 맥류는 초봄에 비오면 과습하여 철 과잉해. but 벼는 산소에 의해 산화되어 불용태 되어 과잉해 안 받음.

* 붕소

- 5탄당인산회로 첫 산물인 6-phosphogluconate(6-PGA) 생성

- 옥신 간접 제어 (억제)

- 배추과는 붕소요구량 많음

- 붕소 결핍 : 5탄당인산회로 안돌아가서 페놀 축적, 옥신 증가 (정아우세), 엽맥 황백화, 절간신장 억제 (총생화), 사과-축과병, 유채·보리-불임, 배추·양배추-코르크화·잎 오그라들음·결구안됨·끝이 마름·흑색, 꽃양배추-갈색·붉은색으로 썩음

- 붕사를 비료에 섞어 사용하는 것이 보편적.

* 망간

- SOD의 구성요소 : Superoxide와 H+를 결합시켜 H2O2 + O2 생성.

- 전자전달계 효소 구성분

- Mn2+로 흡수. 유리상태로 뿌리와 줄기로 이동

- 산성토, 환원토 둘 다 용해도 좋아.

- 봄에 비가 자주와서 과습하면 맥류에 과잉해 받음. 벼는 망간을 흡수하지 않는 능력이 있어 과잉해 없음.

- 망간 과잉 : 측아우세, 칼슘 생장점 이동 저해

- 망간 결핍 : 아랫잎에 회록색 반점, 엽맥사이 황백화, 줄기 황록색, 거칠고 단단해짐

* 아연

- SOD 구성요소

- 트립토판 합성에 필요

- 알카리토양에 CaCO3 과 아연 흡착되면 용해도 감소 → 황산아연용액에 침지 후 이앙

- 아연 과잉 : 뿌리 생장 억제

- 아연 결핍 : 옥신 농도 낮아짐, 황백화

* 구리

- SOD 구성요소

- phenolase 의 구성분 : 상처부위 갈변, 피토알렉신 생성 관여 (병균포자의 발아와 균사생장 억제물질)

- 구리 과잉 : 황백화, 뿌리 억제

- 구리 결핍 : 정단분열조직 괴사, 리그닌 축적 안됨 → 수분 수송 장해, 꽃밥 안터짐

- 무기구리염, 구리산화염, 구리킬레이트 엽면시비 효과적

* 몰리브덴

- 질산환원효소(NR), 아질산환원효소(NiR) 구성분

- 콩과 뿌리혹세균(Rhizobium), Azotobacter, clostridium , 논벼 뿌리의 Azospillum 가 질소 고정하는 nitrogenase 의 구성분

- 필수원소중 가장 적게 필요한 성분

- 수용액에서 MoO4--로 존재. 산성에서 Fe와 결합하여 불용태

- 몰리브덴 결핍 : 옥수수 출옹 지연, 꽃가루 생산 저하, 감귤 반점, 꽃양배추 잎 좁아짐

- 엽면시비 효과적

* 염소

- 광반응에서 보조인자로 작용

- 식물의 요구량은 미량원소(340~1,200ppm) 지만, 식물체 함량은 대량원소 수준 (2,000~20,000ppm)

* 나트륨

- C4, CAM 식물에서 필수원소

- PEP 재생성에 필수- 칼륨을 대체하기도 함. (옥수수·호밀·콩·강낭콩·상추·티머시 는 대체할 수 없다)

* 규소

- 뿌리 표면에서 철과 망간을 산화시켜 불용태로 만듦. (과잉해 없애줌)

- H2SiO3, K2SiO3 형태로 존재.[토양용액은 Si(OH)4]

- 토마토, 오이, 벼, 사탕수수, 보리에서 많이 흡수

* 니켈

- 요소분해효소 가 니켈을 필요로 함

- 피칸에게서 유일하게 결핍증상 확인

* 셀레늄

- 셀레늄이 부족하면 인산 과잉 → 생육 억제

- SeO4--는 환원되어 시스테인의 셀레늄 유사체인 셀레노시스테인이 되고, 셀레늄 축적식물에서는 셀레노메틸시스테인으로 변해서 셀레늄이 많이 축적되도 식물에 장해가 생기지 않는다.

* 코발트

- 질소고정에 필요 (비타민B12 의 구성분, leghemoglobin 합성 감소)

* 알루미늄

- 차나무 : 알루미늄 내성이 강하다. 녹색유지에 효과적. 건물중도 증가

 

* 무기양분 흡수

-무기양분은 뿌리끝 신장대에서 흡수 (ATP 사용). 뿌리 끝에서 멀수록 뿌리 표면에 수베린, 2차 3차 내피가 발달해서 흡수 어려움

 

- 1차 능동 : ATP 사용. H+ 낮은 곳 → 높은 곳으로 이동

- 2차 능동 : 운반체 (Carrier) 로 H+ 높은 곳 → 낮은 곳으로 이동

- 운반체 : 일방수송(K+ 흡수속도 빠름), 역방수송(Ca++, Na+, Mg++유출), 공동수송(H+와 음이온, 양이온, 당, 아미노산 동시흡수)

 

* 무기양분 흡수 요인

- 산소, 호흡저해물질 (H2S. P>K>Si>NH4>Mn>H2O>Mg>Ca), 온도(Ca, Mg는 영향 없음), 탄수화물 함량

 

* 무기양분 이동

- 환상박피 : 체관 제거. 물관으로 무기양분 상승. 증산 왕성할 때 더 빠르다.

- 물관, 헛물관 : 1차세포벽으로만 구성된 막공이 있어 무기양분을 물관 밖으로 내보낼 수 있다.

- 체관 : 무기양분 하강(N, P, K. Mg, Cl)

 

- 수확체감법칙 : 한 무기물이 결핍되면 수량 크게 감소. 결핍원소를 공급하면 최적농도까지 직선증가. 최적 농도에 가까워질수록 수량증가율 감소

- 양분최소율법칙 : 부족한 무기물을 공급하면, 그 다음 부족한 무기물에 수량결정

 

* 엽면시비

- Zn : 눈 트기전 사과, 배 휴면가지에 엽면시비. 1~2% [앵두나무, 호두나무는 효과 없음 (주사법)]

- Cu : 감귤 개화 30일 전 엽면시비.

- Mn : 채소, 감귤, 추락답 1~2%

- B : 과수, 채소 붕사 또는 붕산 0.5~1%

- Mo : 채소, 감귤 산성토 0.5%

 

* 수경재배

- 박막수경 (NFT) : 배양액을 뿌리에 흘려 배양

- 담액수경 (DFT) : 뿌리가 배양액에서 자람 (산소 공급 필요)

- 고형배지경 : 자갈, 모래, 훈탄, 암면, 버미큘라이트, 펄라이트를 채우고 배양액을 공급

- Hogland I : Fe 함유. sachs액은 Cl도 함유

- Hogladn II : NH4+첨가하여 pH 상승 최소화. 킬레이트제로 타타르산, DTPA, EDTA 첨가(Fe-P결합방지) NH4+우선 흡수하는 결구상추는 pH 급격히 감소, NO3- 우선 흡수하는 무는 pH 증가.