MANGAN Mn 2 BTKLERN MANGAN ALIMI1 v Bitkiler

MANGAN Mn 2+

BİTKİLERİN MANGAN ALIMI-1 v Bitkiler, geliştikleri ortamdan manganı kökleri aracılığıyla Mn+2 iyonu şeklinde aldıkları gibi doğal ve yapay kompleks oluşturuculara molekül şekilde bağlanmış olan manganı da alırlar. Püskürtülerek uygulanmaları durumunda bitkiler, anılan şekillerdeki manganı yaprakları aracılığıyla da alabilirler. Topraklarda mangan miktarları yükseltgenme-indirgenme tepkimelerine bağlı olarak değişir. Yükseltgenme indirgenme tepkimeleri temelde mikrobiyal aktivite yanında toprağın p. H’sın a, nem ve organik madde miktarına bağlıdır. Sterilize edilmek suretiyle toprakta manganı yükseltgeyen (oksitleyen) mikroorganizmaların yok edilmeleri durumunda Mn miktarı zehir etkisi gösterecek düzeylere ulaşabilir. Bu nedenle rizosferdeki mikrobiyal etkinlik bitkilerde mangan alımı yönünden büyük önem taşır.

BİTKİLERİN MANGAN ALIMI-2 Organik asitler, amino asitleri ve fenolik maddeler gibi kök salgıları rizosferde çeşitli besin elementlerinin olduğu gibi manganın da yaralanılabilir şekle geçmesine önemli etki yapar. Rizosferde Mn. O 2’nin bitkiler tarafından alınabilir şekle dönüşmesi üzerine organik asitlerin etkisi göreceli olarak en fazladır. Bitki kökleri tarafından salgılanan organik asitler içerisinde malik asit önemli yer tutar. Jauregui ve Reisenauer’e göre salgılanan 1 mol malik asidin yükseltgenmesi sonucu 1 mol CO 2 açığa çıkarken bitkinin yararlanabileceği şekilde 6 mol Mn 2+oluşur. Salgılanan fenolik maddeler de manganın indirgenmesini artırarak yararlı mangan miktarına katkıda bulunurlar. v Rizosferdeki mikroorganizmalar mangan dahil çeşitli bitki besin elementlerinin yararlılık durumu üzerine değişik yollardan etki yaparlar. Bu etkiler: v

BİTKİLERİN MANGAN ALIMI-3 v (a) Bitkilerde kökün büyümesi, morfolojisi ve fizyolojisi (b) Bitkilerin gelişmesi ve fizyolojisi, ( c ) Besin elementlerinin yarayışlılığı ve (d) Besin elementlerinin alınma mekanizmaları üzerinde yoğunlaşmıştır. Rizosferdeki mikroorganizmaların manganın yarayışlılığı ve bitkiler tarafından alınabilirliği üzerine etkileri belirgin olduğu ölçüde karmaşıktır. Mikrobiyal aktivitenin temelde işlevi topraktaki ve rizosfer toprağındaki Mn 2+’ı bitki tarafından alınamaz şekle yükseltgemek bir başka deyişle immobil şekle dönüştürmektir. Ancak rizosferdeki mikroorganizmalar koşullara bağlı olarak manganı hem yükseltgeyerek yararlanılamaz (immobil) şekle hem de mangan oksitleri indirgeyerek yararlanılabilir (mobil) şekle dönüştürebilirler. Kuşkusuz kireçli alkalin topraklarda güç çözünebilir mangan oksitlerin mobilizasyonu önemli bir olgudur. Bu olgu bitkilerde kök sistemlerinin ve mikrobiyal aktivitenin bir sonucudur.

BİTKİLERİN MANGAN ALIMI-4 v Bitki kökleri tarafından alınan mangan miktarındaki difüzyonun katkısı yaklaşık %80 olup, kitle akımının katkısı ise yok denecek düzeydedir. Bitkide Mn 2+ iyonlarının hareketliliği ve bir yerden bir yere aktarılması az olmakla beraber kalsiyum, bor ve bakıra göre daha yüksektir. Püskürtülerek uygulanan manganın yapraklardan az da olsa bitkinin öteki organlarına taşındığı son yapılan çalışmalarla saptanmıştır. Buğdaygil bitkilerinde manganın hareketliliği çift çenekli bitkiler göre daha fazladır.

Mangan Alımını Etkileyen Etmenler v v v Bitkilerde mangan alımı organik topraklarda, kireçli alkalin topraklarda, kötü drene olan topraklarda ve kumlu tekstürlü asit topraklarda sınırlanmış olup böyle topraklarda yetişen bitkilerde mangan noksanlığı olasılığı yüksektir. Kireçli alkallin topraklarda manganın güç çözünen oksitlerinin ve hidroksitlerinin bolca bulunması, bitkilerde mangan alımının az olmasının temel nedenidir. Asit tepkimeli toprakların gereğinden fazla kireçlenmesi ve p. H’nın değiştirilmesi bitkilerde mangan alımını olumsuz şekilde etkiler. Mangan noksanlığına duyarlı bitkiler bu durumdan öncelikle etkilenir. (yulaf, turp, soğan, sorgum, patates, marul, fasulye) Bitkilerde mangan alımının ortam sıcaklığına bağlı olarak azaldığı saptanmıştır. Düşük sıcaklıkta toprakta manganın çözünürlüğünün olduğu kadar mikrobiyal aktivitenin de azalması bunun temel nedenidir. Toprakta suyun gereğinden fazla bulunması O 2 difüzyonunu azaltmak Mn içeren bileşiklerin indirgenmesini hızlandırmak suretiyle bitkilerde mangan alımının azalmasına neden olur. Mangan alımı üzerine ışığın etkinliğine ilişkin çalışmalar yeterli değildir. Kimi araştırmalar ışığın bitkilerde mangan alımı üzerine olumlu kimi araştırmalar İse olumsuz etki yaptığını göstermiştir. Gölge koşullarının mısır ve fasulye bitkilerinde Mn alımını azalttığı saptanmıştır.

BİTKİLERİN MANGAN İÇERİKLERİ v v Bitkilerin mangan içerikleri bitki genotiplerine bağlı olduğu gibi bitkilerin yetişme ortamlarına bağlı olarak da değişiklik gösterir. Bitkiler öteki mikro elementlere göre çok daha fazla mangan içerir. Mngan içerikleri yüksek ve düşük olan bitkilerin mangan içerikleri arasında yaklaşık 50 -60 kat ayrımlılık bulunmaktadır. Örneğin p. H sı 6. 9 -8. 0 olan toprakta yetişen bitkilerin mangan içerikleri kuru madde ilkesine göre 6 ile 185 mg kg-1 arasında değişirken, p. H sı 4. 55. 4 olan orman toprağında yetişen aynı bitkilerin mangan içeriklerinin 70 -1200 mg kg-1 arasında değiştiği saptanmıştır. Çay bitkisi mangan içeriği yüksek olan bitkidir Bitkilerde yaşlı yapraklardan genç yapraklara doğru mangan içeriğinde genelde azalma görülür. Değişik konumdaki yaprakların Mn içerikleri arasındaki ayrımlılık çay bitkisinde belirgindir. Yaşlı yapraklar genç yapraklara göre 4 -7 kat daha fazla mangan içermektedir. Bazı bitkilerin az, yeter ve fazla şeklindeki sınır değerleri tabloda verilmiştir.

MANGANIN METABOLİK İŞLEVLERİ-1 v v Bitkilerde mangan temelde Mn(II) şeklinde bulunur. Ancak organik bileşiklerle göreceli olarak zayıf bağ oluşturması nedeniyle Mn(II) yükseltgenerek kolaylıkla Mn(III), Mn(IV) ve Mn(VI) şekillerine dönüşür. Çok kolay yükseltgenmesi nedeniyle bitkilerde Mn, fotosentezde elektron aktarımı ve oksijen içermeyen radikallerin zehir etkilerinin giderilmesi gibi redoks işlemlerinde önemli görevler yapar. Pek çok enzimde aktivatör olarak görev yapan Mn+2 bugünkü bilgilerimize göre iki önemli enziminin yapısında yer alır. Bunlardan birisi enzim-S, diğeri de süperoksit dismutaz (SOD) enzimidir. Dört mangan atomu içeren enzim-S fotosentezin ışık tepkimelerinde, fotosistem II’ ye elektron aktarımını gerçekleştirir. Mangan noksanlığında bitkinin klorofil içeriğinde ve kloroplastların yapısında önemli bir değişiklik olmazken, fotosentez oluşumu önemli derecede azalır.

MANGANIN METABOLİK İŞLEVLERİ-2 v v v Mangan 35 kadar enzimin aktive edilmesinde kofaktör olarak görev yapar. Bu enzimlerin çoğu yükseltgenme-indirgenme dekarboksilasyon ve hidrolitik tepkimeleri katalize eder. Mangan noksanlığı görülen bitkilerde ve özellikle bitki köklerinde çözünebilir karbonhidrat miktarı önemli düzeyde azalır. Bu durum fotosentezin azalmasına dayanılarak açıklanmıştır. Mangan noksanlığında köke yeterince karbonhidrat aktarımı olmadığı için kök büyümesi de olumsuz şekilde etkilenir. Kök büyümesindeki azalma hücre bölünmesine değil hücre uzamasındaki azalmaya dayanılarak açıklanmıştır. Yeteri kadar mangana sahip bitkilerin suya daha az gereksinim gösterdikleri saptanmıştır. Mangan noksanlığında bitkiler normalinden daha geç çiçek açar. Mangan noksanlığında don zararının daha belirgin olduğu görülmüştür. Buğday, yulaf ve mısır bitkilerinin mangan noksanlığında dondan daha fazla zarar gördükleri saptanmıştır.

BİTKİLERİN MANGAN KAYNAKLARI 1. Mangan Kaynağı Olarak Toprak v Yer kabuğunun mangan kapsamı ortalama 900 mg kg-1 kadardır. Primer kayalarda mangan az ya da çok bulunur. Bu kayaların dağılıp parçalanmaları sonucu açığa çıkan mangan Yaprak O 2, CO 32 - ve SİO 2 ile birleşerek sekonder mineralleri oluşturur. Topraklarda toplam mangan 20 ile 300 mg kg-1 arasında değişmekte olup ortalama miktar 600 mg kg-1 kadardır. Mangan topraklarda genelde çeşitli oksitler ve hidroksitler şeklinde bulunur.

1. Mangan Kaynağı Olarak Toprak v v Manganın topraklarda bulunuş şekilleri ayrımlıdır. Bunlar: (a) Değişebilir Mn+2, (b) Suda çözünebilir Mn+2, (c) Organik bağlı suda çözünür ve çözünemez mangan , (d) Kolay indirgene bilir mangan ve (e) Manganın çeşitli oksitleridir. Toprakta çözünebilir mangan miktarı üzerine çeşitli etmenler etki yapar. Bunlar, toprak p. H’ sı, indirgenme –yükseltgenme ve kompleks oluşturma etmenleridir. İndirgenme-yükseltgenme olgusunu toprak nemi, topağın havalanma durumu ile mikrobiyal aktivite etkiler. Kompleks oluşturma olgusu ise toprakta bulunan organik madde ve mikrobiyal aktivite ile yakından ilgilidir. Bitkilerin temel mangan kaynağını oluşturan toprak çözeltisinde Mn+2 konsantrasyonu ortam p. H’sının birim yükselmesiyle 100 kat azalır. Toprak çözeltilerinde Mn+2 miktarı mevsime bağlı olarak değişir. Asit koşullarda toprak çözeltisinde mangan miktarı önemli ölçüde artar. Türkiye topraklarının büyük bir bölümünde ve özellikle de kireçli ve alkalin toprakların yaygın olduğu yörelerde bitkiye yarayışlı mangan miktarı yetersiz seviyededir.

Mangan Kaynağı Olarak Manganlı Gübreler v v Topraklarda mangan noksanlığı temelde mangan içeren inorganik ve organik bileşiklerin uygulanmasıyla giderilebilir. Manganlı gübreler içersinde en fazla kullanılan mangan sülfattan, öteki gübrelerin karşılaştırılmasına ilişkin araştırmalarda standart gübre olarak da yararlanılmaktadır. Mangan kaynağı olarak ince öğütülmüş Mn. O, Mn. Cl 2, mangan frit ya da mangan oksisülfattan daha fazla kullanılmaktadır. Son yıllarda mangan ile ilgili araştırmalar mangan kleytler ile Mn. O ve Mn. SO 4’ın uygulama biçimleri ve miktarları üzerinde yoğunlaşmıştır. Manganlı gübreler toprağa doğrudan uygulanabileceği gibi püskürtülerek de uygulanabilir. Mangan noksanlığının çok sık görüldüğü ve yarayışlı manganın kolaylıkla yükseltgenip yarayışsız şekle dönüştürüldüğü kireçli alkalin topraklarda ve organik topraklarda mangan kaynaklarının toprağa uygulanmalarına göre püskürtülerek bitkilere uygulanması çoğu kez daha iyi sonuç vermektedir.

BİTKİLERDE MANGAN NOKSANLIĞI-1 v v Mangan noksanlığında bitkilerde büyüme gerilemesi ya da bodur büyüme yanında genç yapraklarda damar arasında sararma görülür. Çift çenekli bitkilerde Mn noksanlığında damarlar arası kloroz en önemli belirti iken tek çenekli bitkilerde, özellikle buğdaygil bitkilerinde, alt yapraklarda gri benekler ve baklagil bitkilerinin çenek yapraklarında da nekrotik alanlar en önemli belirtilerdir. Tarlada yetiştirilen ıspanak bitkisinde öncelikle büyüme uçlarında görülen noksanlık belirtileri zamanla tüm bitkide görülür. Yapraklarda normal yeşil rengin yerini açık yeşilden altın sarısı renk alır. Yaprak damarları yeşil renklerini korur. Noksanlığın ileri aşamasında yaprak damarları arasında ölmüş dokular oluşur. Yapraklar kırışık, kıvrık ve benekli bir görünüm kazanır.

BİTKİLERDE MANGAN NOKSANLIĞI-2 v Çoğu meyve ağaçlarında ve narenciyelerde de mangan noksanlığı belirtileri benzerlik gösterir. Yaprak boyutları önemli bir değişikliğe uğramamakla beraber öncelikle genç yapraklarda damarlar arasındaki yeşil rengin yerini açık soluk yeşil ve sarı renk alır. Ancak renk dönüşümü çinko ve demir noksanlığındaki kadar belirgin olmaya bilir. Noksanlığın ileri aşamalarında yeşil renkli damarlar daha belirgin görülürken damarlar arasında yer oluşan sarı renkli alanlar dikkat çeker. Yapraklarda damarlar arası renk değişimi ilerleyen zamana bağlı olarak belirginleşir.

BİTKİLERDE MANGAN NOKSANLIĞI-3 v v Çay bitkisinde mangan noksanlığı genç ve yaşlı yapraklarda aynı zamanda görülebilir. Damarlar arasındaki sararma yaprak kenarlarından içeriye doğru genişler. Noksanlığın ileri aşamasında damarlarla birlikte yapraklar benekli bir görünüm alır. Yapraklarda sararan alanların çevresi yer yeşil kalır. Yaprak kenarlarına yakın sararmış alanların içersinde kırmızımsı renkli lekeler oluşur. Mangan noksanlığının ileri aşamalarında yaprak kenarlarında açık sarı lekeler belirir. Bu lekeler birbirine eklenerek yaprak kenarlarından ve ucundan içe doğru yayılır. Mangan toksitesi çoğu bitkilerde olgun yapraklarda kahverengi lekelenmelerle ortaya çıkar. Zamanla lekelerin bulunduğu alanlar mantarlaşır. Bu olgu mangan toksitesinin belirgin göstergesidir.