Abstract
Planter produserer sukker og oksygen i en prosess som kalles fotosyntese, ved hjelp av sollys, vann og karbondioksid. Dette er en viktig prosess på Jorden, siden den fjerner karbondioksid fra luften og gir mat til oss. Fotosyntese skjer i små rom i plantecellene, kalt kloroplaster. I en to-trinns prosess får planter kjemisk energi fra sollys. Den oppsamlede energien brukes i en andre reaksjon for å produsere sukkerglukosen. Glukose er kombinert med fruktose, som er fruktsukker, for å skape sukrose, vårt kjente bordsukker. Sukkerroer tar ~7 måneder å vokse og gi ~32% av verdens bordsukkerproduksjon. Når de vokser, må de beskyttes mot ugress og sykdommer. Når de har vokst tilstrekkelig, kan sukkerroer høstes og behandles i en sukkerfabrikk for å oppnå bordsukker.
Sukker Produseres Av Planter
en dessert etter lunsj eller sjokolade fra besteforeldrene våre får oss til å smile. Dette skyldes at hjernen vår krever en av ingrediensene i disse søte matene. Vi snakker om bordsukker, som også kalles sukrose. Sukrose er laget av to enklere sukkerarter: glukose og fruktose. Men hvor kommer glukose fra? I motsetning til mennesker og andre dyr kan planter produsere glukose gjennom en prosess kjent som fotosyntese. De grønne delene av planter bruker sollys, vann og gass karbondioksid fra luften for å produsere glukose og oksygen. Ved å gjøre det produserer plantene energi og sørger for at vi kan puste frisk, oksygenrik luft. Men hvordan har planter seg selv nytte av fotosyntese og produksjon av glukose? Glukose kan brukes som en kjemisk byggestein og som en energileverandør. Planter bruker glukose for å leve og vokse. For både planter og mennesker er glukose som drivstoff for en maskin.
Planter produserer sukker i bladene, men disse bladene smaker ikke søtt. Det er fordi sukkeret ikke forblir i bladene. Planter bruker sukker til å vokse, og det kan også transporteres til røttene, frøene, stilkene eller fruktene for lagring. Vi lærte allerede at sukker kan eksistere som enkle sukkerarter, som glukose eller fruktose, eller som dobbelt sukker, som sukrose. Men det er også sukker der tusenvis av sukkermolekyler er koblet sammen for å danne en enorm enhet, som stivelse. Alle disse forskjellige sukkerarter er en type næringsstoffer som kalles karbohydrater (Tabell 1).
- Tabell 1 – noen former for karbohydrater i planter.
Mange planter lagrer sukker i form av stivelse, som poteter. Andre lagrer sukker i form av fruktose eller glukose i fruktene, som epler og appelsiner. Noen planter lagrer høye konsentrasjoner av sukrose. Høy-sukrose planter dyrkes for tabellen sukker vi bruker til å lage våre deilige søtsaker. Over hele verden er sukkerroer og sukkerrør de viktigste avlingene som produserer sukker. Sukkerrør trenger varme temperaturer (25-30°C) for å vokse, så denne avlingen vokser i subtropiske og tropiske regioner, som Brasil Og India. I dag er sukkerroer den viktigste avlingen for sukkerproduksjon i tempererte klima (15-25°C), spesielt I Vest -, Sentral-Og Øst-Europa, Så vel som I Usa, Kina og Japan.
Lys, Karbondioksid og Vann: Kildene Til Energi Og Søthet
for fotosyntese er de grønne delene av planter viktige. Bladene er grønne fordi de inneholder strukturer som kalles kloroplaster, som har et grønt pigment, kalt klorofyll (Figur 1). Fotosyntese har to hovedtrinn. I det første trinnet skinner sollyset på bladene og lysenergien samles av klorofylen i kloroplastene. Den innsamlede lysenergien blir omdannet til kjemisk energi og lagret i energilagringsmolekyler. Oksygen produseres også under denne prosessen, og frigjøres av plantene . I det andre trinnet av fotosyntese kommer karbondioksid fra luften inn i bladene gjennom svært små åpninger. Ved å bruke den tidligere lagrede kjemiske energien, konverterer kloroplastene karbondioksid til glukose . Fruktose produseres også under dette trinnet. Glukose kombineres deretter med fruktose for å skape sukrose.
- Figur 1-en forenklet illustrasjon av fotosyntese.
- inne i kloroplastene i blader blir lys, vann (H2O) og karbondioksid (CO2) omdannet til energi og sukker (glukose). Ved hjelp av vann blir sollys omdannet til energilagringsmolekyler i plantecellene. Energien fra disse molekylene brukes deretter til å lage glukose FRA CO2.
Hva Er En Sukkerroer?
Folk har alltid funnet stoffer for å søte mat. Men i kjølige klima var sukker luksusprodukt i mange år. I 1747 oppdaget Den tyske kjemikeren Andreas Sigismund Marggraf at rødbeter produserer samme sukker som sukkerrør. Hans student utviklet en teknisk prosess for å trekke ut sukker fra rødbeter. Den første sukkerfabrikken ble satt i drift i 1802. Snart ble mange sukkerfabrikker bygget over Hele Europa.
sukkerroeplanten (Kalt Beta vulgaris på Latin) har lyse grønne blader i et rosettmønster og en kegleformet, hvit kjøttfull rot (Figur 2). Rødrotten er lagringsorganet, som inneholder 75% vann, ~20% sukker og strukturelle komponenter som kalles masse.
- Figur 2-Fullt utviklet sukkerroeplante.
- den underjordiske delen er lagringsorganet, kalt taprooten, som har hårete røtter for å absorbere vann og næringsstoffer. Den overliggende delen består av løvet, som inneholder mange blader arrangert i et rosettlignende mønster.
Dyrking Av Sukkerroer
Dyrking av avlinger kan se enkelt ut, men dette er ikke sant hvis du vil dyrke avlinger som er store nok til å mate mange mennesker. La oss se på hvordan sukkerroer dyrkes (Figur 3). Vår reise starter med sukkerroefrøet. Frøene er sådd når jorda har varmet opp, normalt I Mars / April. Ett sukkerroefrø utvikler seg naturlig til mange planter. Inntil 1970-tallet måtte de unødvendige plantene fjernes for hånd, slik at beets ikke var for overfylte, noe som var anstrengende og tidkrevende arbeid. Da hadde planteoppdrettere et gjennombrudd og introduserte frø som bare produserer en enkelt frøplante. Frøoppdrettere som lager sukkerroefrø belegger frøene med plantevernmidler som beskytter plantene mot sykdommer og skadedyr. Det belagte sukkerroefrøet kalles pillen, og pillene har ofte forskjellige farger avhengig av oppdretteren(Figur 3A).
- Figur 3-dyrking Av sukkerroer.
- (a) om våren blir sukkerroefrø (vist her som piller, som er frø belagt hovedsakelig med stoffer for å beskytte frøplanten mot sykdommer og skadedyr) sådd på rad. (B,C) Unge sukkerroerplanter dukker opp og vokser. (D) når ni eller flere blader har utfoldet seg, dannes en taproot og vokser under jorden for å lagre sukkeret. I løpet av denne «vekstperioden» må spesielt soppparasitter kontrolleres, noe som kan hemme fotosyntesen. I Vest-Og Sentral-Europa høstes beets fra September. (F) Beets lagres som en haug kalt en klemme på feltgrensen, til de blir brakt til en fabrikk for sukkerutvinning. Langs bunnen kan du se trinnene med sukkerroekultivering for sukkerproduksjon og tidsrom, noe som er veldig viktig for å beskytte sukkerroer mot, ugress, insekter og soppparasitter.
når frøene spiser, oppstår små røtter og to frøblader, kalt cotyledoner, (Figur 3B). Fra dette punktet må den unge sukkerroeplanten beskyttes mot ugress, fordi ugress konkurrerer om sollys og jordnæringsstoffer. Bønder kan kontrollere ugresset med en hakke eller kan bruke herbicider, som er kjemikalier som dreper ugresset. Hvis bonden ikke kontrollerer ugresset, vil de små beets bli overhalet og avlingen kan reduseres med opptil 80% . Beets trenger ikke bare å kjempe mot konkurrerende ugress. De blir også angrepet av insekter. Beet-angripende insekter kan deles inn i to grupper: de som direkte skader planten og de som overfører virussykdommer. Den grønne ferskenbladlusen (Myzus persicae) kan for eksempel overføre et virus som forårsaker guling av sukkerroerbladene, som hemmer fotosyntese og reduserer sukkerproduksjonen.
Beets Må Beskyttes Mot Soppsykdommer
etter at sukkerroeplanten har utviklet ni eller flere blader, dannes «bete» eller underjordisk lagringsorgan. Sukrose produsert i bladene lagres i betene. Jo sunnier sommeren, jo mer sukker kan produseres via fotosyntese. I løpet av denne tiden må bladene beskyttes mot soppsykdommer, fordi bare friske blader kan utføre fotosyntese. Den mest utbredte og ødeleggende sykdommen av sukkerroerblader er forårsaket av en sopp med det latinske navnet cercospora beticola. Først er det bare små sirkulære mørke flekker med rødaktig kant, men soppen produserer et giftig stoff som ødelegger bladvevet og ender med å drepe store områder eller til og med hele blader. Svampen bruker det døde vevet som næringskilde . Sykdommen kan reduseres ved å dyrke sukkerroer bare hvert 3. år og dyrke andre planter, som korn, i årene i mellom . Denne teknikken kalles veksling. Bønder kan også bruke nye Cercospora-tolerante sukkerroer, som bedre kan tolerere sykdommen . Hvis soppen allerede har angrepet sukkerroer alvorlig, kan fungicider, som er kjemiske stoffer som beskytter planter mot soppinfeksjoner, sprøytes på plantene. Forskere undersøker ny teknologi for å redusere bruken av soppdrepende midler. For eksempel, ved å bruke spesielle kameraer og datasystemer, kan plantesykdommene forutsies mye tidligere enn de kan med det blotte øye, og bønder kan bruke soppdrepende midler på en mer målrettet måte . Dette er også viktig for å beskytte gunstige dyr, som har et habitat i sukkerroefelt, som peewit, andre fugler som hekker på bakken, harer eller kaniner og insekter som biller, som lady beetle. Sukkerroene blomstrer imidlertid ikke når de dyrkes for sukkerproduksjon, og dermed er sukkerroefelt ikke attraktive for honning, vill eller humlebier.
Høsting Og Utvinning Av Sukker
om høsten, når plantene er ferdige med å vokse, starter sukkerroehøsten. Bladene av sukkerroer fjernes og beets løftes fra jorden av betehøstere, hvorav mange kan høste seks rader samtidig (Figur 3e). Bladene forblir på feltet som en naturlig gjødsel. Sukkerroene samles i en haug, kalt en beteklemme (Figur 3F), hvor de venter på behandling. Sukkerroene blir gradvis høstet og transportert til fabrikker slik at fabrikkene kontinuerlig kan motta og behandle sukkerroer i løpet av denne tiden. I fabrikkene blir sukker hentet fra beets ved hjelp av vann, kalk, varme og kunnskap om fysikk. I gjennomsnitt er seks til syv sukkerroer nødvendig for å produsere 1 kg sukker (~2,2 lbs), som er et avlingsområde på ca 1 m2.
i Dag brukes nesten alle komponenter av sukkerroeplanter innenfor en bærekraftig, lukket sirkel. I tillegg til sukker inkluderer andre produkter laget av sukkerroer dyrefoder, bioetanol og biogass.
Hva Lærte Vi?
I denne artikkelen lærte du mye om sukkerroer: hvordan de vokser, hvordan de produserer sukker, skadedyrene og sykdommene de står overfor, og hvordan de høstes. Sukkerroer dyrking er ekstremt viktig fordi det gir ~32% av verdens bordsukkerproduksjon, og det er den eneste høy-sukrose avlingen, som kan dyrkes i tempererte områder.
Ordliste
Fotosyntese: prosessen grønne planter bruker til å produsere energi, i form av sukker, fra sollys, vann og karbondioksid.
Kloroplast: Små strukturer inne i blader som utfører fotosyntese.
Klorofyll: Pigmenter inne i kloroplaster som absorberer lysenergien fra sollys.
Plantevernmidler: Stoffer som brukes til å beskytte avlinger mot ugress, sopppatogener og skadedyr.
Pill: sukkerroefrø, som er belagt med et lag av forskjellige stoffer, hovedsakelig for å beskytte frøplanten mot sykdommer og skadedyr.
Cotyledon: de to første bladene som kommer ut av frøet etter sådd.
Bete Klemme: Haug av samlet og renset sukkerroer, uten blader, normalt på feltgrensen.
Interessekonflikter
forfatterne erklærer at forskningen ble utført i fravær av kommersielle eller økonomiske forhold som kan tolkes som en potensiell interessekonflikt.
Bekreftelser
forfatterne takker Maximilian Mü for nøye korrekturlesing av manuskriptet og nyttige kommentarer.
Eberhard, S., Finazzi, G., Og Wollman, F.-A. 2008. Dynamikken i fotosyntese. Annu. Pastor Genet. 42:463–515. doi: 10.1146 / annurev.genet.42.110807.091452
Cousens, R. 1985. En enkel modell knyttet utbytte tap til luke tetthet. Anne. Appl. Biol. 107:239–52. doi: 10.1111/j.1744-7348.1985.tb01567.x
Weiland, J., og Koch, G. 2004. Sugarbeet blad spot sykdom (Cercospora beticola Sacc.). Mol. Plante Pathol. 5:157–66. doi: 10.1111/j.1364-3703.2004. 00218.x
Mahlein, A.-K., Kuska, M. t., Behmann, J., Polder, G., Og Walter, a. 2018. Hyperspektrale sensorer og bildeteknologi i fytopatologi: toppmoderne. Anne. Rev. Phytophol. 56:535–58. doi: 10.1146 / annurev-phyto-080417-050100