[토양학] 토양비옥도와 식물영양 [미량영양원소와 식물영양]

미량영양원소와 식물영양

미량영양원소와 식물영양

1. 망간

• 식물은 Mn²⁺ 형태로 흡수하며 흡수율이 낮은편인데, pH가 높거나 유기물 함량이 많으면 망간결핍 발생이 쉽다.
• 망간은 주로 산화환원과정에 관여함
• 구연산회로에서 탈탄산과 탈수소효소들을 활성화시키거나 광합성과 질소동화작용에 관여하며 유해 활성산소를 없애는 superoxide dismutase(SOD)의 보조인자로 작용한다.
• 망간부족시, 1) 조직이 작아지고, 2) 세포벽이 두꺼워지며, 3) 표피조직이 오그라듬, 4) 엽맥과 엽맥사이 "황백화현상" 이 나타나고, 5) 마그네슘과 달리 노화된 잎에서 먼저 나타난다.

2. 철

• 식물의 철(Fe)함량은 50~350 mg/kg 수준, 건물기준으로 잎 중의 함량이 50~150 mg/kg 이하이면 결핍현상 나타날 수 있음
• 철은 haemoprotein 이나 Fe-S protein과 같은 단백질과 결합하여 산화환원과정에 관여한다.
  - haemoprotein 으로는 질소고정작용에 필요한 leghaemoglobin과 광합성이나 또는 호흡과정에서 전자전달역할을 하는 시토크롬(cytochrome), cytochrome oxidaseㆍcatalaseㆍperoxidase 등의 효소가 해당함.
• 철의 결핍증상은 마그네슘의 결핍증상과 매우 유사함, Fe or Mg는 공통적으로 엽록소의 생성에 관여하기 때문임.
• 철 부족시, 1) 항상 어린잎에서 주로 나타난다. 2) 엽맥사이에 황화현상이 특징적인 결핍증상이다. 3) 어린잎에 "백화현상"

3. 구리

• 토양용액 중에서 주로 Cu²⁺ 형태로 존재함.
• 유기물과의 결합력이 강하고, 이동성이 낮은 특징.
• 식물에 흡수되어 엽록체 내에 대부분 함유되어 있으며, 광합성 과정과 단백질이나 탄수화물의 대사과정에 필요한 cytochrome oxidase와 같은 산화환원 관련효소에 필요한 효소이다. 
• 부족시? 1) 잎에서 "백화현상"이 나타난다. 2) 잎 전체가 좁아지고 뒤틀림. 3) 개화지연이나 곡류작물의 경우 결실되지 못함. 4) 생장점 고사현상

4. 아연

• 식물체 내의 아연함량은 100 mg/kg 정도로 매우 적다.
• 식물의 인산흡수가 많을때 아연흡수가 억제됨 (구리와 경쟁관계에 있음)
• 이동량이 적어 뿌리에 많이 축적됨
• 아연은 RNA ploymerase와 RNase의 활성 및 리보솜(ribosome) 구조의 안정화에 간여하므로 단백질대사에 크게 영향을 끼친다. 
• 아연 결핍시? 1) RNA의 함량이 감소되고, 2) 리보솜의 함량이 감소되며 3) 결국 단백질합성이 저해된다. 4) 줄기의 마디 길이가 짧아지는 로제트현상(rosetting)과 잎의 크기가 작아지는 little leaf 현상이 특징적인 결핍증상이다.
• 이런 증상은 아연이 식물생장호르몬으로 작용하는 IAA으 합성에 관여하기 때문. 

5. 붕소

• 식물에 흡수되어 주로 잎의 끝과 테두리에 축적된다.
• 세포의 발달과 생장에 필수적인 원소이다. (당을 비롯한 생체물질들의 이동, 단백질 합성, 탄수화물 대사, 콩과식물의 근류(뿌리혹)형성 등에 관여)
• 붕소 결핍시? 1) 고사히고 줄기의 마디가 짧아짐. 2) 잎자루가 비정상적으로 굵어짐. 3) 꽃과 과실이 쉽게 떨어지는 현상도 나타남. 4) 근채류의 경우, 근경의 정수리 부분, 중심부분이 썩는 현상

6. 몰리브덴

• 영양소 중에서 식물의 요구도가 가장낮다.
• 질소대사와 밀접한 관련이 있다.
• 콩과작물의 경우에는 몰리브덴이 많이 필요하며, 일반 식물의 경우 질소원으로 NO₃⁻을 주로 이용하는 경우에는 몰리브덴이 필수적이다. 반대로 NH₄⁺을 주로 이용하는 경우에는 몰리브덴을 전혀 공급하지 않아도 결필증상이 나타나지 않는다.
• 몰리브덴 결핍시? 1) 오래 된 잎에서 먼저나타남. 2) 황화현상과 잎 변두리 부분이 오그라드는 현상, 3) 잎이 작아지거나 괴사반점이 생기기도 한다.
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염소, 코발트, 니켈, 규소

7. 염소, 코발트, 니켈 및 규소

1) 염소

• 망간과 함께 photosystem II 에서 물이 분해되어 전자가 방출되는 과정인 Hill 반응에 관여
• 칼륨고 함께 기공개폐에 관여함으로, 광합성에 영향을 끼친다.
• 액포막의 ATPase의 활성화에도 관여하는 것으로 알려져 있다.
• 염소 결핍시? 특히 햇빛이 강한 조건에서 잎이 시드는 현상과, 황화현상

2) 코발트

• 필수성이 인정되지 않지만, Rhizobium bacteria 에 의한 질소고정과정에 필요.
• leghaemoglobin의 합성에 관여함
• pH가 높은 담수상태 토양과 산성토양에서는 식물의 코발트 흡수가 많아짐(산성)
• 석회를 사용하면 코발트의 유효도가 크게 감소 (염기성토)

3) 니켈

• 요소를 암모니아로 전환시키는 반응을 촉매하는 urease 의 구성요소
• 요소를 질소원으로 많이 흡수하는 식물의 경우, 니켈이 필요.

4) 규소

• 잎이나 줄기의 피층세포에 축적되어 조직의 물리적 강도를 높여준다.
• 벼, 밀, 보리 등 밀식재배 곡류작물의 생육과 수량증가시키는 작용을 한다.
• 질소시용량이 많은 경우, 작물의 도복현상이나 균의 감염이 심해지는데 이때 규소를 사용하면 크게 효과 봄.