植物的必需元素有幾種（植物必需元素之光合元素）

2023-10-05 00:01:12 1

光合作用是指綠色植物（包括藻類）利用光能，把二氧化碳和水合成有機物，同時釋放氧氣的過程。

光合作用為包括人類在內的幾乎所有生物的生存提供了物質來源和能量來源。對實現自然界的能量轉換、維持大氣的碳-氧平衡具有重要意義。因此，光合作用對於人類和整個生物界都具有非常重要的意義。

鎂元素是葉綠體的重要組成成分，葉綠體是綠色植物進行光合作用的場所，所以說，在光合作用的進程中，作為三大中量元素之一的鎂元素起著至關重要的作用，被稱作「光合元素」。

鎂在植物體內的分布

植物體內鎂的含量為0.05%~0.7%。不同植物的含鎂量各異，豆科植物地上部分鎂的含量是禾本科植物的2～3倍。鎂在植物器官和組織中的含量不僅受植物種類和品種的影響，而且受植物生育時期和許多生態條件的影響。

一般來說，種子含鎂較多，莖、葉次之，而根系較少；作物生長初期，鎂大多存在於葉片中，到了結實期，則轉移到種子中，以植酸鹽的形態儲存。當鎂的供應量較少時，它首先累積在子粒中，而且生殖器官能優先得到鎂的供應。當鎂供應充分時，鎂首先累積在營養體中，此時，營養體成為鎂的儲存庫。由於鎂在韌皮部中的移動性強，儲存在營養體或其他器官中的鎂可以被重新分配和再利用。

在正常生長的植物成熟葉片中，大約有10%的鎂結合在葉綠素a和葉綠素b中，75%的鎂結合在核糖體中，其餘的15%或呈游離態或結合在各種鎂可活化的酶或細胞的陽離子結合部位（如蛋白質的各種配位基團、有機酸、胺基酸和細胞質外體空間的陽離子交換部位）上。植物葉片中的鎂含量低於0.2%時則可能出現缺鎂。

鎂的營養功能

1、參與葉綠素的合成及光合作用

鎂的主要功能是作為葉綠素a和葉綠素b嚇啉環的中心原子，在葉綠素合成和光合作用中起重要作用。

當鎂原子同葉綠素分子結合後，才具備吸收光量子的必要結構，才能有效地吸收光量子進行光合碳同化反應。與葉綠素分子吸收光有關的鎂元素形態不是Mg2 ，而是MgO和Mg 。鎂也參與葉綠體中CO2的同化反應。鎂對葉綠體中的光合磷酸化和羧化反應都有影響。

2、參與蛋白質的合成

鎂的另一重要生理功能是作為核糖體亞單位聯結的橋接元素，能保證核糖體結構的穩定，為蛋白質的合成提供場所。葉片細胞中有大約75%的鎂是通過上述作用直接或間接參與蛋白質合成的。鎂是穩定核糖體顆粒、特別是多核糖體所必需的，又是功能RNA蛋白顆粒進行胺基酸與其他代謝組分按順序合成蛋白質所必需的。另外，活化RNA聚合酶也需要鎂，因此，鎂參與細胞核中RNA 的合成。RNA分子與鎂的結合部位是磷醯基團。

3、參與酶的活化

植物體中一系列的酶促反應都需要鎂或依賴於鎂進行調節。鎂在ATP或ADP的焦磷酸鹽結構和酶分子之間形成一個橋梁，大多數ATP酶的底物是Mg-ATP。鎂首先與含氮鹼基和磷醯基結合，而ATP在pH值為6以上形成穩定性較高的Mg-ATP複合物，其中大部分負電荷已被中和，靠ATP酶的活化點，這個複合體能把高能磷醯基轉移到肽鏈上去。在活化磷酸激酶方面，鎂比其他離子（如錳）更為有效。此外，鎂也能激活穀氨醯胺合成酶，因此，對植物體氮代謝也有重要的作用。

植物對鎂的需求與缺鎂症狀

作物對鎂的吸收量平均為10-25 kg-hm-2。塊根作物的吸收量通常是禾穀類作物的2倍，甜菜、馬鈴薯、水果和設施栽培的作物特別容易缺鎂。植物體鎂的臨界濃度因植物品種、器官和發育時期不同而有很大差異。單子葉植物鎂臨界值比雙子葉植物低。一般來說，當葉片含鎂量大於0.4%時，鎂是充足的。

但是在農業生產過程中，由於複種指數的增加，作物缺鎂的概率越來越高。當植株缺鎂時，葉綠素合成就會減少，導致葉綠素含量下降，植株葉片表現出缺率黃化症狀。由於鎂在韌皮部中移動性強，失綠症一般從老葉開始，然後逐步向上蔓延，發展到新葉。