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Bodenchemische Mechanismen der pflanzlichen Eisenakquisition

机译：植物铁获取的土壤化学机理

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Pflanzlicher Eisenmangel ist ein landwirtschaftliches Problem in vielen Teilen der Welt. Diese Mangelerscheinung wird besonders in gut drainierten kalkhaltigen Böden beobachtet, die sich durch neutrale bis basische Boden pH Werte auszeichnen. In solchen Böden werden die gelösten Eisenkonzentrationen durch die niedrige Löslichkeit von Eisenoxiden im nano-molaren Bereich limitiert. Diese Eisenkonzentrationen sind um Grössenordnungen geringer als die Konzentrationen, die in hydroponischen Kulturexperimenten zur Aufrechterhaltung der optimalen Eisenversorgung erforderlich sind (Marschner, 1995). Trotzdem gelingt es vielen Pflanzenarten dank effizienter Eisenaufnahmestrategien die Eisenversorgung auch in kalkhaltigen Böden sicherzustellen. So wurde eine besonders wirkungsvolle Eisenaufnahmestrategie bei eiseneffizienten Gramineae wie Gerste und Weizen identifiziert. Im Zentrum dieser so genannten Strategie Ⅱ steht die Synthese von pflanzlichen Siderophoren bei Eisenmangel und deren Exudation in die Rhizosphäre (Römheld und Marschner, 1986). Siderophore sind organische Liganden mit hoher Affinität und Spezifität für die Bindung von Eisen(Ⅲ). Die Ausscheidung der Siderophoren erfolgt meist in Schüben, die etwa zwei Stunden nach Sonnenaufgang einsetzen und für wenige Stunden andauern (Takagi et al., 1984). Eine wichtige Quelle für pflanzenverfügbares Eisen(Ⅲ) in der Rhizosphäre sind Eisen(Ⅲ)oxide. Neben Siderophoren werden bei Eisenmangel auch andere organische Liganden mit geringerer Affinität" und Spezifität für Eisen von Strategie-Ⅱ Pflanzen in die Bodenlösung abgegeben (Fan et al, 1997). Die grundlegende Hypothese der hier vorgestellten Arbeit ist dass pflanzliche Siderophore die Löslichkeit und die Auflösungsgeschwindigkeit von Eisenoxiden erhöhen (Abbildung 1).
机译：植物铁缺乏症是世界许多地方的农业问题。这种缺陷在排水良好的钙质土壤中尤为明显，其特征是中性至碱性土壤的pH值。在这种土壤中，溶解的铁浓度受到纳米摩尔范围内氧化铁的低溶解度的限制。这些铁的浓度要比水培培养实验中保持最佳铁供应所需的浓度低几个数量级（Marschner，1995）。尽管如此，得益于有效的铁吸收策略，许多植物物种甚至在钙质土壤中也能够确保铁的供应。对于铁效率高的禾本科植物（例如大麦和小麦），已经确定了一种特别有效的铁吸收策略。在铁缺乏的情况下，植物铁载体的合成及其在根际中的渗出是这种策略Ⅱ的中心（Römheldand Marschner，1986）。铁载体是对铁（Ⅲ）的结合具有高亲和力和特异性的有机配体。铁载体通常在日出后约两小时开始并持续数小时的情节中排泄出去（Takagi等，1984）。根际中植物可利用的铁（Ⅲ）的重要来源是氧化铁（Ⅲ）。除铁载体外，在铁缺乏的情况下，其他具有较低亲和力的“有机配体”和对策略植物中铁的特异性也会释放到土壤溶液中（Fan等，1997）。此处提出的基本假设是，植物铁载体具有溶解性和溶解速度的铁氧化物增加（图1）。

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