HẤP THU LÂN Ở RỄ

Diện tích bề mặt hấp thu

Sự hấp thu chất dinh dưỡng lớn nhất ở vùng ngay sau chóp rễ của những rễ đang phát triển tích cực, nơi có nhiều lông rễ. Các lông rễ đóng vai trò như phần mở rộng của các tế bào biểu bì và làm gia tăng đáng kể diện tích bề mặt hấp thu của rễ. 

Ngoài ra diện tích bề mặt hấp thu có thể tăng lên ở nhiều loại cây trồng thông qua sự liên kết cộng sinh với nấm ở vùng rễ (mycorrhizae).

Những loại nấm này xâm nhập vào tế bào rễ và thân dạng sợi của chúng kéo dài trong đất đến vài cm. Mycorrhizae tạo điều kiện thuận lợi cho việc hút nước và chất dinh dưỡng, đặc biệt có lợi trong việc hấp thu lân.

Sự có mặt của lông rễ và mycorrhiza giúp mở rộng đường kính hấp thu dinh dưỡng xung quanh mỗi rễ. 

Các con đường vận chuyển lân ở rễ

Khi lân tiếp xúc với bề mặt bên ngoài của rễ, nó có thể di chuyển theo ba con đường trong hành trình đến mô mạch rễ để vận chuyển lên trên, đó là apoplast, symplast và con đường không bào.

-       Apoplast là không gian khuếch tán tự do bên ngoài màng sinh chất, bao gồm các khoảng trống giữa các tế bào và mạng lưới xốp của thành tế bào, chúng đóng vai trò như một bộ lọc ngăn không cho đất và các phần tử lớn khác xâm nhập vào rễ. Vận chuyển qua apoplast bao gồm sự di chuyển qua những không gian này, không bao gồm sự di chuyển qua màng tế bào.

-       Ngược lại, con đường symplast bắt đầu bằng việc lân băng qua một màng tế bào vào trong tế bào chất, nơi nó di chuyển từ tế bào này sang tế bào khác thông qua các kênh liên kết giữa các tế bào (plasmodesmata). Khi một ion photphat ở bên trong tế bào, nó có thể được vận chuyển giữa các tế bào được kết nối mà không cần qua bất kỳ màng bổ sung nào. 

-       Vận chuyển qua con đường không bào liên quan đến sự vận chuyển qua màng giữa một số tế bào và các bào quan, bao gồm cả qua màng không bào. Quá trình này dẫn đến sự kiểm soát lớn nhất đối với các nguyên tử và phân tử được vận chuyển.

Các con đường vận chuyển này được kết nối với nhau và một phân tử photphat có thể được vận chuyển thông qua bất kỳ sự kết hợp nào, thậm chí thay đổi cách vận chuyển bất kỳ lúc nào trước khi đến nội bì. 

Dạng lân được cây trồng hấp thu

Nước và các chất hòa tan trọng lượng phân tử thấp thường là những hợp chất duy nhất được vận chuyển qua con đường symplast hoặc con đường không bào. 

Lân tồn tại trong tự nhiên hầu như chỉ ở dạng oxy hóa cao nhất của nó là muối photphat. Hình thức này được thực vật tiếp nhận và sử dụng. 

Phosphit (PO₃^3-), một oxit có tính khử nhiều, cũng có thể được cây trồng hấp thụ, nhưng nó có thể gây bất lợi cho những cây đã thiếu lân vì nó là một tín hiệu tương tự ức chế sự hấp thu lân (Ratjen và Gerendás, Năm 2009). 

Mặc dù thực vật có thể hấp thụ một số dạng lân hữu cơ hòa tan, chẳng hạn như axit nucleic trong một số trường hợp, nhưng các ion (HPO₄^2- và H₂PO₄^-) là những dạng lân quan trọng duy nhất ở dạng phân tử đủ nhỏ để vận chuyển qua màng.

Tuy nhiên, các hợp chất muối photphat lớn hơn một chút có thể bắt đầu hành trình xâm nhập vào cây trồng bằng cách xâm nhập vào tế bào chất, nơi các lý thuyết nói rằng có các điều kiện cho các biến đổi hóa học diễn ra. 

Ví dụ, một ion photphat được phân tách từ một este photphat có khả năng tạo thành kết tủa cao, chẳng hạn như photphat canxi nếu nó phân ly trong dung dịch đất bên ngoài vùng rễ không được bảo vệ. 

Nếu phản ứng này xảy ra, lân kết tủa sẽ không đi vào cây trừ khi nó được phân giải. Mặc dù este photphat có thể quá lớn để đi qua màng tế bào, nhưng nó sẽ xâm nhập vào tế bào chất. Sau đó phân ly trong môi trường được bảo vệ này, nó có xác suất được hòa tan cao hơn, do pH thấp và nồng độ axit hữu cơ cao của apoplast. Khi ở trong apoplast, ortho-photphat có nhiều khả năng được cây trồng sử dụng.

Một số phân tử ion photphat đi vào lớp biểu bì bên ngoài rễ và tế bào vỏ được các tế bào này sử dụng, nhưng phần lớn được vận chuyển bằng con đường symplast đến và qua lớp nội bì. Nội bì là một lớp bên trong tế bào ở vỏ rễ. Tuy nhiên, cần lưu ý rằng lớp đệm nội bì này không hoàn hảo vì nó không phát triển đầy đủ ở đỉnh rễ hoặc khi các rễ bên phát triển.

Cách hấp thu lân chủ yếu của cây trồng

Trong đất không có tính kiềm, nồng độ ion khoáng trong nước của đất thấp hơn nhiều so với trong thực vật, và như vậy cần có năng lượng cho việc tích lũy muối ngược chiều gradient trong tế bào rễ. 

Ví dụ, mặc dù nồng độ lân trong dung dịch đất có thể nhỏ hơn 0,050 mg/L, nhưng nồng độ trong tế bào thực vật lớn hơn gấp nghìn lần (ít nhất là 50–500 mg/L). Vận chuyển tích cực (đòi hỏi năng lượng) qua màng rễ là cần thiết để tạo điều kiện cho cây trồng tích lũy một số chất dinh dưỡng (và loại trừ các yếu tố khác) ở mức cao hơn nhiều so với trong đất. 

Để tạo điều kiện thuận lợi cho việc vận chuyển tích cực, màng plasma của các tế bào biểu bì, vỏ và nội bì chứa các bơm proton khác nhau vận chuyển các ion cụ thể, bao gồm cả photphat.

Một số protein vận chuyển này có tính chọn lọc đối với photphat. Các nhà nghiên cứu hiện đang nghiên cứu các cách để tăng sự hấp thu lân, bằng cách kích thích các protein vận chuyển chất dinh dưỡng này trong rễ.

Sau khi vượt qua nội bì, các ion photphat được vận chuyển tiếp qua các tế bào nhu mô ruột đến hệ thống mạch, nơi chúng gặp các lỗ cho phép đi vào mạch xylem hoặc khí quản hoặc được tải tích cực vào xylem từ nhu mô xylem. Tại thời điểm này, chúng có thể được vận chuyển khắp cây trồng cho các mục đích sử dụng thiết yếu. Hệ thống vận chuyển lân trong đất - rễ này là hình thức hấp thụ chủ yếu ở thực vật.

HẤP THU LÂN Ở LÁ

Phân bón đôi khi được sử dụng dưới dạng pha loãng phun trực tiếp lên lá và thân hoặc tưới cùng nước qua hệ thống tưới. 

Trừ khi lượng nước tưới được sử dụng rất ít, phần lớn lượng lân được bón sẽ hoà vào đất để rễ cây hấp thụ. Tuy nhiên, một lượng nhỏ phân lân đọng trên chồi cây có thể được hấp thụ bên trong. 

Vận chuyển qua lá tương tự như vận chuyển qua rễ, hoàn chỉnh với các cơ chế vận chuyển khác nhau và các chất vận chuyển photphat. Việc bón lân cho lá dẫn đến tích lũy lân trong cây. 

Tuy nhiên, điều quan trọng cần nhận ra là có những bất lợi cơ bản đối với sự hấp thụ lân ở lá. Đầu tiên, lân bị sẽ bị rửa trôi dễ dàng. Thứ hai, trong khi rễ đã tiến hóa để lấy nước, thì nước trong lá cây thoát ra ngoài qua việc thoát hơi nước và do đó lá hấp thu lân đòi hỏi phải khuếch tán theo dòng thoát hơi nước hoặc đi qua lớp biểu bì của lá.

Những hoạt động này xảy ra nhưng không hiệu quả bằng sự hấp thụ của rễ. Ngoài ra, có một giới hạn đối với lượng muối có thể tiếp xúc với các mô lá nhạy cảm. 

Do đó, việc sử dụng lân qua lá không hiệu quả bằng việc cung cấp đầy đủ nhu cầu lân so với cung cấp qua rễ, nhưng sự hấp thụ lân qua lá có thể xảy ra.

Công ty TNHH Funo biên tập