Nutrition (GE 3) Flashcards
1
Q
Quels sont les critères qui déterminent si un élément est considéré comme essentiel?
A
- Minimum requis pour la vie de la plante
- Élément irremplaçable
- Rôle métabolique
- Corrige les carences
2
Q
Qu’est-ce qui différencie un élément essentiel d’un élément bénéfique?
A
Essentiel : élément minéral qui est indispensable pour TOUTES les plantes
Bénéfique : essentiel chez certaines espèces seulement
3
Q
Nommer les 9 macroéléments
A
C, H, O, N, P, K, S, Ca, Mg
4
Q
Qu’est-ce qui distingue un macro-élément d’un micro- élément?
A
Macroéléments: teneur égale ou supérieure à 0,1% de la masse sèche
Microéléments : teneur inférieure à 0,1% (1000 ppm) de la masse sèche
5
Q
Qu’est-ce qu’est le poids frais ou la matière fraîche?
A
Poids du matériel récolté non déshydraté
6
Q
Qu’est-ce qu’est le poids sec ou la matière sèche?
A
Poids du matériel récolté déshydraté
7
Q
Différencier la matière fraîche (poids frais) de la matière sèche (poids sec)
A
Frais : non-déshydraté
Sec : déshydraté
8
Q
Nommer les formes ioniques de chaque macroélément et la forme gazeuse du C, H et O.
A
C : CO2 H : H2O O : O2 K: K+ N: NO3-, NH4+ Ca: Ca2+ Mg: Mg2+ S: SO4(2-) P: H2PO4-, HPO4(2-)
9
Q
Nommer les éléments bénéfiques
A
Na Si Co Se Al
10
Q
Expliquer les rôles du Na chez la plante
A
- Essentiel dans le métabolisme des plantes C4 et CAM et chez les halophytes
- Osmolytes
- Cofacteur qui peut remplacer le K+
- Facilite entrée des nitrates
11
Q
Expliquer les rôles du Si chez la plante
A
- Défense contre les pathogènes et les herbivores
- Résistance au stress abiotique
- Prévient les cassures (verse)
- Augmente la rigidité des tiges
12
Q
Expliquer les rôles du Co chez la plante
A
- Indirectement essentiel chez les légumineuses
- Fait partie de la vitamine B12 requise pour plusieurs enzymes des bactéries symbiotiques fixatrices d’azote
- Nocif à concentration trop élevée
13
Q
Expliquer les rôles du Se chez la plante
A
- Peut remplacer le soufre dans certaines molécules
- Protection contre herbivores
- Antagoniste contre la toxicité du phosphate
- Résistance au stress oxydatif
- Généralement toxique
14
Q
Expliquer les rôles de l’Al chez la plante
A
- Augmente la croissance chez certaines espèces
- Augmente l’entrée de P
- Empêche la toxicité causée par Fe
- Protection contre les herbivores
- Toxique à forte concentration
15
Q
Selon quels facteurs la concentration en minéraux peut varier dans la plante?
A
Espèce, âge, stade de croissance, organe, état physiologique, sol, etc.
16
Q
Que sont les plantes métallophiles?
A
Croissent sur des gisements métallifères et accumulent des masses importantes de certains métaux (Mn, Cu, Co, U)
17
Q
À quoi peuvent servir les plantes métallophiles?
A
Phytoremédiation
Certaines plantes métallophiles permettent de “nettoyer” les sols en accumulant les métaux lourds
18
Q
Avantages et inconvénients de la phytoremédiation
A
+ : sol décontaminé, produits transformés et moins toxiques
- : métaux lourds accumulés dans la plante, il faut gérer correctement les déchets
19
Q
Expliquer le principe de la phytoremédiation (+ les 4 types)
A
Décontamination d’un sol de ses métaux lourds (surtout) à l’aide de plantes métallophiles.
Plusieurs types :
Volatilisation : produit transformé et moins toxique, puis excrété par transpiration
Stabilisation : séquestration ou immobilisation des contaminants et transformation en produit moins toxique
Dégradation : dégradation avec enzymes ou par métabolisme et intégration du produit dans la plante
Extraction : accumulation des produits toxiques dans la plante (tige ou feuilles)
20
Q
Exemples de la variation de la composition des éléments minéraux chez les plantes selon l’âge et le stade de développement
A
Graines:
- teneur élevée car peu hydratées
- riches en P, S, et oligoéléments (moins de K)
Tissus méristématiques et plantules:
- riches en N, P, K
- absorption active, mais les besoins peuvent excéder l’absorption
Pendant la croissance:
- masse d’éléments absorbés augmente jusqu’à un plateau
- céréales: grand besoin en N, besoin en P augmente pour l’épi
En fin de croissance:
- absorption en Ca plus élevée
- relocalisation (remobilisation) du K et N des tissus sénescents vers les tissus en croissance ou de réserve
K remplacé par Ca dans feuilles sénescentes
Les principaux éléments quittent la feuille avant sa chute : remobilisation des éléments vers les tissus plus jeunes.
21
Q
Exemples de la variation de la composition des éléments minéraux chez les plantes de façon générale
A
Concentration en Ca varie selon le type de plante (élevé: algues, bananes, feuilles d’épinard, tubercule de pomme de terre, betterave ; faible: blé)
Plantes calcifuges évitent les sols riches en calcium (intoxication dans sol riche en calcaire)
Nitrates et phosphates plus accumulés chez les céréales
Soufre élevé chez crucifères et liliacées
Iode accumulé chez les plantes marines
22
Q
Quel élément permet de diminuer la verse?
A
Silice
23
Q
Nommer les éléments mobiles et immobiles
A
Mobiles : Azote, potassium, magnésium, phosphore
Immobiles : Calcium, soufre, fer, bore, cuivre
24
Q
Différencier un élément mobile d’un élément immobile
A
Mobile : s’il manque d’un élément dans un tissu, relocalisation de l’élément à partir d’un tissu vieux
Immobile : il s’en bat les couilles, se fout de la jeunesse et va rester dans sa vieille feuille tranquille
25
Que se passe-t-il lors d'une carence et de la sénescence au niveau des minéraux?
Éléments mobiles : relocalisés vers les tissus jeunes et de réserve lors de la sénescence et vers les tissus carencé
Immobile : laisse l'autre crever, pas son problème
26
Définir une zone de carence
Concentration trop faible pour les besoins de la plante, symptômes visibles
27
Définir une zone optimale ainsi que la concentration critique
Concentration idéale pour la meilleure croissance et le rendement optimal
Concentration critique: concentration minimale requise pour une croissance optimale (on accepte ~10% de perte de croissance)
28
Définir une zone de consommation de luxe
Concentration supérieure à la zone optimale, ni avantageuse, ni nuisible
29
Définir une zone de toxicité
Concentration trop élevée, ralentissement de la croissance, signes d’intoxication
30
Vrai ou faux : les carences sont fréquentes en nature
Faux
31
Pourquoi une culture hydroponique pourrait être utilisée?
Permet de vérifier l'effet d'une carence en un élément sur une plante
Inclut tous les éléments sauf un dont on fait varier la concentration
32
Décrire quelques rôles de l'azote
Constituant des acides aminés, protéines, acides nucléiques, chlorophylles, cytochromes, phytohormones
Rôle de structure, enzymatique, réserve
33
Décrire quelques rôles du phosphore
Constituant des acides nucléiques, phospholipides
| Réserve d'énergie (ex: ATP)
34
Décrire quelques rôles du potassium
Ne fait partie d’aucun composé organique défini. Osmoticum important, synthèse de la chlorophylle
Organisation cellulaire
Activateur d'enzymes
Équilibre acido-basique
35
Nommer quelques symptômes de carence en azote
Jaunissement ou rougissement sur les feuilles âgées d'abord (élément mobile)
36
Quelle est la disponibilité du phosphore?
2e moins abondant, surtout phase solide, peu dans la phase liquide. Fertilisation requise
37
Quelle est la disponibilité du potassium?
3e moins abondant dans le sol, mais le plus important dans la cellule. Dans certains minéraux (biotite, célite), fertilisation requise
38
Nommer quelques symptômes de carence en phosphore
Jaunissement sur les feuilles âgées d'abord, nanisme, tallage peu abondant, malformations, feuillage vert foncé, bleu-vert, rouge violacé, zones nécrotiques, maturation retardée
39
Sous quelle forme est absorbé le potassium?
K+
40
Nommer quelques symptômes de carence en potassium
Feuilles âgées d'abord.
Dicotylédones: chlorose en mosaïque, zone nécrotiques. Monocotylédones: zones nécrotiques à l'extrémité et en marge des feuilles, nervures non affectées. Maïs: sensibilité au pourrissement des racines, verse possible.
Respiration accrue, nanisme, ramifications abondantes, tige frêle, brûlures, enroulement des feuilles, fanaison
41
Nommer quelques symptômes de toxicité (excès) en potassium
Antagoniste d'autres ions (ex: Mg2+, Ca2+), qui deviennent alors déficients
42
Nommer quelques symptômes de toxicité (excès) en potassium
Antagoniste d'autres ions (ex: Mg2+, Ca2+), qui deviennent alors déficients
43
Quelle est l’importance pour les Légumineuses de l’interaction symbiotiques avec des bactéries fixatrices d’azote
Les légumineuses prennent avantage des bactéries (Rhizobium) pour fixer le carbone atmosphérique (N2) et le rendre accessible pour l'utiliser
44
Une carence en quels éléments provoquent la nécrose?
P, K, Mn,
45
Une carence en quels éléments mène à la chlorose?
K, Ca, Mg,
46
Une carence en quels éléments provoque la nécrose?
P, K
47
Une carence en quels éléments mène à la chlorose?
K, Ca, Mg,
48
Une carence en quels éléments provoque le nanisme des plantes?
P, K
49
En quoi la fixation biologique de l'azote est aussi importante?
Transformation de l'azote atmosphérique (N2) inaccessible pour la plupart des organismes en NH4+ assimilable pour les plantes
50
Nommer les microorganismes symbiotiques pour la fixation de l'azote
Légumineuses : Rhizobium
| Aulne : Frankia
51
Expliquer le fonctionnement de la symbiose plante-microorganisme en ce qui concerne la fixation de l'azote
Échange de signaux entre la bactérie et les cellules racinaires
• Activation de l’expression de gènes
• Division des cellules corticales et du péricycle qui fusionnent pour faire le nodule
Attachement de la bactérie au poil absorbant de la racine, courbure du poil
Entrée des bactéries dans l'apoplasme, digestion de la paroi et formation du filet (cordon) d’infection
Division accrue des cellules corticales et dédifférenciation
Formation du nodule et vaisseaux
Colonisation bactérienne du nodule
52
Caractéristiques des bactéries symbiotiques fixatrices d'azote (4)
Conditions anaérobies
N2 -> NH4+
Symbiose non-obligatoire
Forment des nodules (contrairement au microorganismes libres qui fixent l'azote)
53
Qu'est-ce qu'est la remobilisation des éléments?
Éléments mobiles quittant la feuille sénescente ou plus vieille pour se diriger vers des tissus plus jeunes ou atteints de carence
54
Quelles sont les principales sources d'approvisionnement du sol? (4)
Réserve du sol
Restitutions organiques
Apports atmosphérique (ex: N, S, Cl)
Engrais
55
Qu'est-ce qui constitue la réserve insoluble?
Roche mère et complexes d'altération
56
Comment se forment les complexes d’altération?
Roche mère qui se transforme peu à peu à cause de changements de température
57
Qu'est-ce qu'est la réserve échangeable?
Éléments minéraux disponibles aux plantes, sous forme du complexe argilo-humique (C.A.H.)
58
Qu'est-ce qu'est un CAH (complexe argilo-humique)?
Ce sont des argiles et composés organiques chargés négativement qui retiennent l'eau par adsorption et les cations dont des échanges et interactions sont possibles
59
Quelle est la fonction d'un chélateur?
Protection d’un ion métallique de la sollicitation des anions extérieurs, empêchant certains échanges ioniques et leur précipitation
60
Qu'est-ce qu'un chélateur?
Molécule qui va kidnapper des ions susceptibles de précipiter (ex : fer)
61
Quels sont les différents types de chélateurs impliqués dans l'absorption du fer?
Substances excrétées par les racines (ex: acide caféique)
| Substances excrétées par les racines des graminées: phytosidérophores
62
Expliquer le mécanisme de chélation du fer chez les monocotylédones et les dicotylédones (5 étapes)
1) Carence en Fe . sécrétion de protons (H+) dans la rhizosphère (augmente la disponibilité du Fe)
2) Libération de chélateurs du fer (ex: acide caféique, acide citrique, acide malique)
3) Chélation ions Fe (acides humiques ou chélateurs excrétés par la plante) ; relâchés au contact de la racine
4) Réduction du Fe3+ (ferrique) en Fe2+ (ferreux) par une réductase membranaire
5) Absorption par un transporteur spécifique et relâchement du chélateur
63
Expliquer le mécanisme de chélation du fer chez les graminées (6 étapes)
1) Carence en Fe : sécrétion de protons (H+) dans la rhizosphère (augmente la disponibilité du Fe)
2) Production et libération de phytosidérophores: acides aminés négatifs non-protéiques libérés par un transporteur membranaire
3) Chélation du Fe3+ par les phytosidérophores
4) Réabsorption par les racines du complexe Fe3+- phytosidérophores (sans réduction) par un transporteur spécifique
5) Libération du Fe
6) Le phytosidérophore peut être recyclé.
64
D'où provient la matière organique du sol?
De la décomposition de :
• Matières animales: milieu naturel: excréments, cadavres ; milieu agricole: lisier, fumier
• Matières végétales: milieu naturel: litière (feuilles, branches,…) ; milieu agricole: résidus de culture, engrais vert, compost
65
Comment se fait la minéralisation de la matière organique du sol?
Les mo du sol vont dégrader et transformer la matière organique en substances minérales
1) Dégradation cellulose et protéines
2) Humification : les fragments des chaînes organiques initiales sont remaniés pour former les complexes argilo-humiques (CAH)
66
Quels sont les différents apports d’azote atmosphérique au sol? Quel est la contribution de chaque type?
Biologique: 90%
Foudre: 8%
Photochimique: 2%
67
Quels types d'engrais peuvent être utilisés? (2)
Minéraux : avec éléments essentiels, corrigent carences en microéléments
Organiques : issus de résidus qui étaient vivants, nécessitent une minéralisation initiale. Peuvent modifier le sol
68
Quels facteurs affectent la disponibilité des éléments minéraux dans le sol? Pourquoi? (5)
1) Eau: métabolisme, érosion, solubilisation, transport des minéraux
2) Oxygène: croissance des racines, respiration, métabolisme
3) Température: érosion, métabolisme: si la température augmente (physiologiques) - augmente si température augmente
4) pH: solubilisation et disponibilité des ions dépend grandement du pH
5) Interactions ioniques: synergiques ou antagonistes
69
Que sont les mycorhizes? Quelle est leur importance? Leur rôle?
Champignons associés aux racines pour faciliter l'acquisition d'eau et de minéraux - symbiose
Permettent également d'augmenter la surface de contact avec le sol à l'aide d'hyphes
70
Décrire un ectomycorhize
Gaine de mycélium arrangée en manteau autour de racines = manchon mycorhizien
Pénètre en partie entre les cellules du cortex sans franchir la paroi = réseau de Hartig (Hartig net)
Le mycélium s'étend dans la rhizosphère
71
Décrire un endomycorhize
Croît entre et dans les cellules du cortex des racines (traverse la paroi)
Entrées des hyphes (mycelium) par l'épiderme et poils absorbants
Formation de vésicules (réserves) et arbuscules (échanges)
~10% de la masse totale des racines
72
Différencier endomycorhize et ectomycorhize
Endomycorhize a un mycelium moins dense
Endo : entre dans les cellules
Ecto : contourne les cellules, mais pénètre partiellement au cortex sans franchir la paroi pour former le réseau de Hartig
73
Vrai ou faux : le réseau de Hartig est retrouvé uniquement chez les endomycorhizes
Faux : seulement chez les ectomycorhizes
74
Que sont les mycorhizes à vésicules et arbuscules?
Endomycorhizes
75
Les mécanismes permettant l’absorption des éléments minéraux par les racines sont-ils passifs ou actifs?
Les deux : dépend du gradient électrochimique ou de concentration
76
Quelles sont les 2 voies pouvant être utilisées pour le transport radial dans les racines?
Voie apoplastique (en passant par les parois et les espaces intercellulaires) et symplastique (de cellule en cellule via les plasmodesmes)
77
Qu’est-ce que le chargement du xylème?
Passage de la voie symplastique à la voie apoplastique au niveau des cellules de parenchyme de la stèle ou du xylème. La sortie se fait par transport actif (métabolisme, pompes, contre le gradient).
NOTE : diffusion probable pour certains ions
Endoderme agirait comme barrière pour empêcher le retour des ions vers le cortex
78
Différencier le transport radial du transport vertical
Radial : de la solution du sol au xylème
| Vertical : des racines à la tige et parties aériennes via le xylème
79
Dans quels cas l’absorption foliaire des éléments minéraux peut être avantageuse? (3)
* Disponibilité réduite dans le sol de certains minéraux
* Métabolisme racinaire réduit (ex: asphyxie)
* Augmenter le contenu protéique des graines de céréales ou le calcium des fruits
80
Comment se fait l'absorption foliaire des éléments minéraux? (4)
a) Cuticule. Couche de cire et cutine hydrophobes qui diminuent les pertes en eau et de minéraux. Peut échanger faiblement les cations (gradient de charge de la cuticule vers la paroi favorise la pénétration)
b) Ectodesmes. Canaux à l'intérieur des parois des cellules de l’épiderme permettant le passage des ions
c) Facteurs externes. Efficacité varie selon épaisseur de la cuticule, perméabilité cellulaire, physiologie de la plante, etc.
d) Destinée des ions absorbés. Passage de l’apoplasme au symplasme, donc transport actif requis.
Paroi, puis plasmalemme : rétention importante de Ca2+ et Na+ dans la paroi, passage facile du K+, Cl-, NO3-, H2PO4. Diffusion et transport actif de cellule en cellule via le symplasme
81
Comment se constitue la réserve de cations? Pourquoi est-ce important? Comment se fait l’échange cationique et quel est son rôle?
Liés au complexe argilo-humique chargé négativement. Lorsque le pH diminue, la quantité de H+ augmente, ce qui va faire compétition aux ions liés au CAH et les libérés, ce qui les rend disponibles pour les plantes.
2 types de mécanismes pour l'échange d'ions : acidification (H+) et action de masse (les cations (K+) en plus grand nombre remplacent les cations moins adsorbés (Ca2+))
82
Quels éléments minéraux sont particulièrement concernés par le lessivage?
Anions (NO3-, PO4(3-) ET SO4(2-))
83
Quelle est l'importance du lessivage?
Transport des minéraux (surtout anions) par l'eau, ce qui peut mener à l'appauvrissement des sols et la contamination des cours d'eau
84
Pourquoi doit-on généralement ajouter des engrais lors de la culture des plantes en champ?
Pour augmenter la quantité de certains minéraux plus rares (NPK) dans le sol et le rendre plus disponible pour favoriser la croissance des plantes. Peuvent aussi corriger des carences
85
Comment est-ce que le pH affecte la disponibilité des minéraux?
Si sol acide : altération de la roche mère (enrichit le sol), augmente solubilité des carbonates, sulfates,
phosphates (absorbés) lessivage de plus d'ions
Si sol alcalin : Phosphates et carbonates de calcium précipitent si pH > 8 (deviennent insolubles). Fer devient insoluble si pH > 6 (utilisation de chélateurs en prévention)
86
Décrire l'influence du pH sur la disponibilité du phosphore dans le sol
pH < 5: forme complexes insolubles avec ions Al3+ (AlPO4) ou Fe2+ (FePO4)
pH ~ 7 : échange d'anions (OH contre phosphates);
sels solubles formés: Ca(H2PO4)2 et CaHPO4
pH > 8: Trop alcalin. Ca3(PO4)2 formé, ± insoluble
87
Qu'est-ce qu'est un chélat?
Complexe organométallique stable, où le métal électropositif est inséré dans le chélateur et fixé à des ions électronégatifs (N, O)
88
Quels mécanismes permettent l'absorption des éléments minéraux par les racines?
Absorption par les poils absorbants à l'aide de transporteurs
Transport actif : contre le gradient, transporteur utilisant de l'ATP
Transport passif : utilise le principe de gradient de potentiel électrochimique pour faire entrer les ions, par diffusion simple ou facilitée (avec transporteur)
89
Nommer une autre source que le sol d'éléments minéraux pour la plante
L'air : poussières, embruns marins (Na et Cl), pollution atmosphérique (oxydes d'azote, anhydride sulfureux (eau de pluie; alors source de N et S))
90
Quelle est l'utilisé d'augmenter la zone de prélèvement des racines?
Aller vers où l'eau et les minéraux sont disponibles ***
91
Quelle est la structure des différents types de chélateurs? Leur origine?
Chélateurs naturels du sol sécrétés par la plante (ex : acides humiques, acides caféiques...)
Phytosidérophores (acides aminés non-protéiques) excrétés par les graminées
92
Quand est-ce qu'un chélateur est efficace?
Doit résister à l'attaque microbienne ; ne doit pas chélater de façon stable les macro-éléments
93
Comment la texture et la structure du sol influencent l'absorption de l'eau dans la plante?
La taille et l’agencement des particules modifient les forces de rétentions de l’eau dans le sol ex : grosses particules, plus gros interstices, moins de rétention; matière organique dans le sol augmente les liaisons avec l’eau; pour absorber l’eau, les racines doivent « surpasser » ces forces
