NUTRITION DES PLANTES: MACRONUTRIMENTS, MICRONUTRIMENTS, CARENCES - LA BIOLOGIE - 2025

La nutrition des plantes est l'ensemble des processus chimiques par lesquels les nutriments extraits du rez-de-chaussée favorisent la croissance et le développement des organes. Il fait également une référence particulière aux types de nutriments minéraux dont les plantes ont besoin et aux symptômes de leurs carences.

L'étude de la nutrition des plantes est particulièrement importante pour ceux qui sont en charge du soin et de l'entretien des cultures d'intérêt agricole, car elle est directement liée aux mesures de rendement et de production.

Champ semé de maïs (Source: pixabay.com/)

Étant donné que la culture prolongée des légumes provoque l'érosion et l'appauvrissement minéral des sols, les grandes avancées de l'industrie agricole sont liées au développement d'engrais, dont la composition est soigneusement conçue en fonction des besoins nutritionnels des cultivars d'intérêt.

La conception de ces engrais nécessite, sans aucun doute, une vaste connaissance de la physiologie et de la nutrition des plantes, car comme dans tout système biologique, il existe des limites supérieures et inférieures dans lesquelles les plantes ne peuvent pas fonctionner correctement, soit par manque ou excès d'un élément.

Comment les plantes se nourrissent-elles?

Les racines jouent un rôle fondamental dans la nutrition des plantes. Les nutriments minéraux sont extraits de la «solution du sol» et sont transportés soit par la voie simpliste (intracellulaire) ou apoplastique (extracellulaire) vers les faisceaux vasculaires. Ils sont chargés dans le xylème et transportés vers la tige, où ils remplissent diverses fonctions biologiques.

Racine de chicorée

L'absorption des nutriments du sol par le syplaste dans les racines et leur transport ultérieur vers le xylème par la voie apoplastique sont des processus différents, médiés par différents facteurs.

On pense que le cycle des nutriments régule l'absorption des ions dans le xylème, tandis que l'influx dans la racine sympathique peut dépendre de la température ou de la concentration d'ions externes.

Le transport des solutés vers le xylème se fait généralement par diffusion passive ou transport passif d'ions à travers les canaux ioniques, grâce à la force générée par les pompes à protons (ATPases) exprimées dans les cellules paratrachéales du parenchyme.

D'autre part, le transport vers l'apoplaste est entraîné par les différences de pressions hydrostatiques des feuilles transpirantes.

De nombreuses plantes utilisent des relations mutualistes pour se nourrir, soit pour absorber d'autres formes ioniques d'un minéral (comme les bactéries fixatrices d'azote), pour améliorer la capacité d'absorption de leurs racines, ou pour obtenir une plus grande disponibilité de certains éléments (comme les mycorhizes)..

Éléments essentiels

Les plantes ont des besoins différents pour chaque élément nutritif, car tous ne sont pas utilisés dans la même proportion ou aux mêmes fins.

Un élément essentiel est celui qui fait partie intégrante de la structure ou du métabolisme d'une plante et dont l'absence entraîne de graves anomalies dans sa croissance, son développement ou sa reproduction.

En général, tous les éléments fonctionnent dans la structure cellulaire, le métabolisme et l'osmorégulation. La classification des macro- et micronutriments a à voir avec l'abondance relative de ces éléments dans les tissus végétaux.

Macronutriments

Parmi les macronutriments, on trouve l'azote (N), le potassium (K), le calcium (Ca), le magnésium (Mg), le phosphore (P), le soufre (S) et le silicium (Si). Bien que des éléments essentiels participent à de nombreux événements cellulaires différents, certaines fonctions spécifiques peuvent être soulignées:

Azote

C'est l'élément minéral dont les plantes ont besoin en plus grande quantité et c'est généralement un élément limitant dans de nombreux sols, c'est pourquoi les engrais contiennent généralement de l'azote dans leur composition. L'azote est un élément mobile et constitue une partie essentielle de la paroi cellulaire, des acides aminés, des protéines et des acides nucléiques.

Bien que la teneur en azote atmosphérique soit très élevée, seules les plantes de la famille des Fabacées sont capables d'utiliser l'azote moléculaire comme principale source d'azote. Les formes assimilables par les autres sont des nitrates.

Potassium

Ce minéral est obtenu chez les plantes sous sa forme cationique monovalente (K +) et participe à la régulation du potentiel osmotique des cellules, ainsi qu'un activateur d'enzymes impliquées dans la respiration et la photosynthèse.

Calcium

Il se trouve généralement sous forme d'ions divalents (Ca2 +) et est essentiel pour la synthèse de la paroi cellulaire, en particulier la formation de la lamelle moyenne qui sépare les cellules lors de la division. Il participe également à la formation du fuseau mitotique et est nécessaire au fonctionnement des membranes cellulaires.

Il joue un rôle important en tant que messager secondaire dans plusieurs voies de réponse des plantes à la fois par le biais de signaux hormonaux et environnementaux.

Il peut se lier à la calmoduline et le complexe régule les enzymes telles que les kinases, les phosphatases, les protéines du cytosquelette, les protéines de signalisation, entre autres.

Magnésium

Le magnésium est impliqué dans l'activation de nombreuses enzymes dans la photosynthèse, la respiration et la synthèse d'ADN et d'ARN. De plus, c'est une partie structurelle de la molécule de chlorophylle.

Rencontre

Les phosphates sont particulièrement importants pour la formation des intermédiaires sucre-phosphate de respiration et de photosynthèse, ainsi que pour faire partie des groupes polaires sur les têtes de phospholipides. L'ATP et les nucléotides apparentés possèdent du phosphore, ainsi que la structure des acides nucléiques.

Soufre

Les chaînes latérales des acides aminés cystéine et méthionine contiennent du soufre. Ce minéral est également un constituant important de nombreuses coenzymes et vitamines telles que la coenzyme A, la S-adénosylméthionine, la biotine, la vitamine B1 et l'acide pantothénique, essentiels au métabolisme des plantes.

Silicium

Bien que seule une exigence particulière pour ce minéral ait été démontrée dans la famille des Equisoceae, il est prouvé que l'accumulation de ce minéral dans les tissus de certaines espèces contribue à la croissance, à la fertilité et à la résistance au stress.

Semis (Source: pixabay.com/)

Micronutriments

Les micronutriments sont le chlore (Cl), le fer (Fe), le bore (B), le manganèse (Mn), le sodium (Na), le zinc (Zn), le cuivre (Cu), le nickel (Ni) et molybdène (Mo). Comme les macronutriments, les micronutriments ont des fonctions essentielles dans le métabolisme des plantes, à savoir:

Chlore

Le chlore se trouve dans les plantes sous forme anionique (Cl-). Il est nécessaire pour la réaction de photolyse de l'eau qui a lieu pendant la respiration; participe aux processus photosynthétiques et à la synthèse d'ADN et d'ARN. C'est également un composant structurel de l'anneau de la molécule de chlorophylle.

Fer

Le fer est un cofacteur important pour une grande variété d'enzymes. Son rôle fondamental implique le transport d'électrons dans les réactions de réduction des oxydes, car il peut être facilement oxydé de manière réversible de Fe2 + en Fe3 +.

Son rôle principal est peut-être celui des cytochromes, vitaux pour le transport de l'énergie lumineuse dans les réactions photosynthétiques.

Bore

Sa fonction exacte n'a pas été spécifiée, mais des preuves suggèrent qu'il est important dans l'élongation cellulaire, la synthèse des acides nucléiques, dans les réponses hormonales, les fonctions membranaires et dans la régulation du cycle cellulaire.

Manganèse

Le manganèse se trouve sous forme de cation bivalent (Mg2 +). Il participe à l'activation de nombreuses enzymes dans les cellules végétales, en particulier les décarboxylases et les déshydrogénases impliquées dans le cycle de l'acide tricarboxylique ou cycle de Krebs. Sa fonction la plus connue est la production d'oxygène à partir de l'eau lors de la photosynthèse.

Sodium

Cet ion est requis par de nombreuses plantes avec métabolisme C4 et acide crassulacé (CAM) pour la fixation du carbone. Il est également important pour la régénération du phosphoénolpyruvate, substrat de la première carboxylation selon les voies précitées.

Zinc

Un grand nombre d'enzymes ont besoin de zinc pour fonctionner, et certaines plantes en ont besoin pour la biosynthèse de la chlorophylle. Les enzymes du métabolisme de l'azote, le transfert d'énergie et les voies de biosynthèse d'autres protéines ont besoin de zinc pour leur fonction. C'est également une partie structurelle de nombreux facteurs de transcription génétiquement importants.

Cuivre

Le cuivre est associé à de nombreuses enzymes qui participent aux réactions d'oxydoréduction, car il peut être oxydé de manière réversible de Cu + à Cu2 +. Un exemple de ces enzymes est la plastocyanine, qui est responsable du transfert d'électrons lors des réactions lumineuses de la photosynthèse.

Nickel

Les plantes n'ont pas d'exigence spécifique pour ce minéral, cependant, de nombreux micro-organismes fixateurs d'azote qui maintiennent des relations symbiotiques avec les plantes ont besoin de nickel pour les enzymes qui traitent les molécules d'hydrogène gazeux pendant la fixation.

Molybdène

La nitrate réductase et la nitrogénase sont parmi les nombreuses enzymes qui nécessitent du molybdène pour leur fonction. La nitrate réductase catalyse la réduction du nitrate en nitrite lors de l'assimilation de l'azote dans les plantes, et la nitrogénase convertit l'azote gazeux en ammoniac dans les microorganismes fixateurs d'azote.

Diagnostic des carences

Les altérations nutritionnelles des légumes peuvent être diagnostiquées de plusieurs manières, parmi lesquelles l'analyse foliaire est l'une des méthodes les plus efficaces.

Chlorose internervale à Liquidambar styraciflua (Jim Conrad, via Wikimedia Commons)

La chlorose ou le jaunissement, l'apparition de taches nécrotiques de couleur sombre et leurs schémas de distribution, ainsi que la présence de pigments comme les anthocyanes, font partie des éléments à considérer lors du diagnostic des carences.

Il est important de considérer la mobilité relative de chaque article, car tous ne sont pas transportés avec la même régularité. Ainsi, la carence en éléments tels que K, N, P et Mg peut être observée dans les feuilles adultes, puisque ces éléments sont transloqués vers les tissus en formation.

Au contraire, les jeunes feuilles présenteront des carences en éléments tels que B, Fe et Ca, qui sont relativement immobiles dans la plupart des plantes.

Références

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