Ich forsche an Aufnahmestrategien von Phosphor durch Laubbäume. Ich lese viel, dass Pflanzen Nährstoffe in ihrer anorganischen Form aufnehmen. Bei P ist dies laut Literatur hauptsächlich der Fall (Schachtmann et al. (1998), Hinsinger (2001), Buchanan (2015)). So weit, ist es gut...
In Waldböden zum Beispiel ist Phosphor viel konzentrierter in Form von Phytinsäuren (Derivate von Inositolhexaphosphat), die organische Säuren sind. In keiner Arbeit, die ich zuvor gelesen habe, wird angegeben, warum organisches P nicht direkt aufgenommen wird, sondern nur, dass es enzymatisch gespalten wird, bevor es als anorganisches P aufgenommen wird. Das Beste, was ich bisher gefunden habe, ist das
Obwohl organisches P ( ) ist in Bodenlösungen in höheren Konzentrationen vorhanden als anorganisches Phosphat (Ron Vaz et al., 1993; Seeling und Jungk, 1996), direkte Aufnahme von ( ) Verbindungen durch Pflanzen gilt als unwahrscheinlich. - Hayes et al. 2000
Mein Problem - oder eher begrenztes Verständnis - ist, dass ich mich frage, ob Pflanzen tatsächlich die Fähigkeit haben, Nährstoffe direkt in organischer Form aufzunehmen. Ich möchte das Vorhandensein von Enzymen lieber nicht als Beweis dafür nehmen, dass organisches P nicht direkt von Pflanzen aufgenommen werden kann. Auch Phytat scheint in Pflanzengewebe zur Speicherung von P.
Leider ist mein Verständnis von Biochemie begrenzt, deshalb bin ich mir ziemlich sicher, dass mir einige grundlegende Fakten fehlen, die die Situation klären könnten. Meine bisher beste Vermutung ist, dass organische P-Quellen einfach zu groß sind, um die Zellwand zu passieren.
Meine Frage ist also: Gibt es bestimmte strukturelle oder biochemische Barrieren oder Hindernisse, die Pflanzenwurzeln daran hindern würden, organisches P direkt zu absorbieren, oder ist es aus irgendeinem Grund besser, Phytate "außerhalb" der Zelle zu spalten?
Ich würde mich sehr freuen, wenn Sie mich in die richtige Richtung weisen könnten. Danke im Voraus
Quellen:
Buchanan, Bob B.; Gruissem, Wilhelm; Jones, Russell L. (Hg.) (2015): Biochemie & Molekularbiologie der Pflanzen. 2. Aufl. Chichester, Rockville, Maryland: Wiley Blackwell; Amerikanische Gesellschaft der Pflanzenbiologen.
Hayes, Julie E.; Simpson, Richard J.; Richardson, Alan E. (2000): Das Wachstum und die Phosphorverwertung von Pflanzen in sterilen Medien bei Zufuhr von Inositolhexaphosphat, Glucose-1-phosphat oder anorganischem Phosphat. In: Pflanzenerde 220 (1/2), S. 165–174. DOI: 10.1023/A:1004782324030.
Hinsinger, Philippe (2001): Bioverfügbarkeit von bodenorganischem P in der Rhizosphäre in Abhängigkeit von wurzelinduzierten chemischen Veränderungen: eine Übersicht. In: Pflanzenerde (237), S. 173–195.
Schachtmann, Daniel P.; Reid, Robert J.; Ayling, SM (1998): Phosphorous Uptake by Plants: From Soil to Cell. In: Pflanzenphysiologie (116), S. 447–453.
Ich bin kein Pflanzenbiochemiker, möchte aber einige Punkte ansprechen, die relevant oder hilfreich sein können oder auch nicht.
Das soll nicht heißen, dass es für Organismen unmöglich ist, Transporter für anspruchsvollere Moleküle zu entwickeln – es gibt viele solcher Beispiele –, aber in diesem Fall wäre eine solche Entwicklung nur zu erwarten, wenn es einen solchen Mangel und eine so intensive Konkurrenz um Phosphat gäbe, dass dies der Fall wäre vermitteln einen evolutionären Vorteil.
Bei solchen Fragen handelt es sich immer um Vermutungen. Man stellt sich vor, dass es einen Wendepunkt gibt, an dem die Schwierigkeit, ein neues System zu entwickeln, durch den Vorteil aufgewogen wird, den es bringen würde. Dies ist eindeutig nicht geschehen, aber welcher dieser Faktoren am wichtigsten ist, ist schwer zu sagen (zumindest für mich).
David