Flowering Plant Growth

การเจริญเติบโตของต้นพืชต้องอาศัยขบวนการต่าง ๆ ที่เกิดขึ้นภายในต้น ซึ่งเป็นขบวนการที่ลึกลับซับซ้อนมาก และในที่นี้จะขอกล่าวถึงแต่ละขบวนการอย่างย่อ ๆ เพียงเพื่อให้เข้าใจพอเป็นแนวทางพื้นฐานพอสมควรเท่านั้น

การดูดซึมน้ำและแร่ธาตุ (absorption) หมายถึงการดูดซึม เป็นการดูด น้ำเข้าไปในราก จะดูดซึมเข้าไปได้ก็ต่อเมี่อสารละลายที่มีอยู่ภายในรากมีความเข้มข้นสูงกว่าสารละลายที่มีอยู่รอบ ๆ รากหรือภายนอกราก การดูดซึมของน้ำเข้าไปในรากโดยผ่าน cytoplasmic membrane นี้เรียกว่า osmosis อีกประการหนึ่งการที่น้ำจะเข้าไปในรากได้โดยเนื่องจากการลด water pressure ภายในต้นพืชซึ่งเกิดจากการ evaporation ของ นํ้าจากใบพืชหรือที่เรียกว่าการคายน้ำ (transpiration)

รากพืชจะได้รับอันตรายเมื่อสารละลายภายนอกรากมีความเข้มข้นสูงเกินไป อาจ เนื่องมาจากการให้ ปุ๋ยมากเกินไป หรือมีอากาศไม่เพียงพอ ถ้าอัตราการ evaporation จาก ใบพืชเพิ่มขึ้นอันเนื่องมาจากอุณหภูมิและอากาศ แต่อัตราดูดซึมไม่สัมพันธ์กัน ก็จะทำให้ต้นพืชเหี่ยวได้

วิธีการดูดซึมแร่ธาตุเข้าไปในรากไม่ใช่ของง่าย เป็นขบวนการที่ชับซ้อนและมีอยู่หลายวิธี วิธีที่สำคัญได้แก่ active transport อัตราการดูดซึมแร่ธาตุจากปุ๋ยที่ใส่ลงไป จะดูดได้ดีที่สุด ตรงส่วนปลายราก หรือส่วนที่เซลกำลังแบ่งตัว และพลังงานที่เกิคขึ้น เนื่องจากการ respiration ก็ถูกนำมาใช้ในการดูดซึมแร่ธาตุเข้าไปในราก

ธาตุออกซิเจนถูกดูดเข้าไปในรากในรูปของแก๊สที่ปนอยู่ใน soil solution หรือ รากอาจได้รับโดยตรงจาก soil atmosphere ดังนั้นจะสังเกตุเห็นได้ว่ารากพืชที่ได้รับการรดน้ำมากเกินไปติดต่อกันเป็นเวลานาน ๆ หรือรากพืชที่ขึ้นอยู่ในดินเหนียวหนักจะเจริญเติบโตไม่ค่อยดี ทั้งนี้เนื่องจากการขาดออกซิเจนนั่นเอง

การลำเลียงน้ำและอาหาร (translocation) หมายถึงการเคลื่อนย้ายลำเลียง ขนส่งของน้ำและแร่ธาตุต่าง ๆ จากส่วนหนึ่งไปยังอีกส่วนหนึ่งของพืช น้ำและแร่ธาตุที่ได้จากปุ๋ยจะเคลื่อนย้ายจากรากไปยังส่วนยอดของต้นพืช โดยผ่าน xylem (xylem transport) ส่วนแร่ธาตุจากปุ๋ยที่ได้จากการพ่นไปบนใบ (ให้ทางใบ) จะเคลื่อนย้ายจากใบผ่านทาง stomata และประมาณ ๑๐ เปอร์เซ็นต์จะเข้าโดยตรงทาง epidermis cell

การขนส่งภายในท่ออาหาร (phloem translocation) น้ำตาล ฮอร์โมน และ วิตามินต่าง ๆ เคลื่อนจากใบไปสู่รากและเคลื่อนไปเลี้ยงส่วนต่าง ๆ ที่กำลังเจริญเติบโต ทาง phloem ฉะนั้นการขนส่งภายใน phloem จึงอาจจะเกิดขึ้นได้ทั้งสองทาง คือทาง เคลื่อนขึ้นหรือเคลื่อนลง มีทฤษฎีเกี่ยวข้องกับการขนส่งอาหารถึง ๒ ทฤษฏี คือ mass หรือ pressure หรือ diffusion flow

การคายน้ำ (transpiration) การคายน้ำเป็นผลทำให้เกิดการดูดน้ำ (absorption) และอาหารธาตุตลอดจนการขับถ่ายเพื่อรักษาอุณหภูมิภายในของต้นพืช

แสงเป็นปัจจัยสำคัญยิ่งในการคายน้ำ stomata จะปิดในเวลากลางคืน ทำให้การคายน้ำในเวลากลางคืนลดน้อยลง ในเวลากลางวัน stomata จะเปิด ทำให้การคายน้ำมาก ทำให้ใบพืชเหี่ยว เมื่อแสงจากดวงอาทิตย์หรือจากแหล่งอี่น (artificial light)ส่องลงบนผิวใบ ทำไห้ tissue ของใบพืชมีอุณหภูมิสูงขึ้น ซึ่งทำให้อัตราการระเหยน้ำ จาก spongy mesophyll layers สูงขึ้น นั่นก็หมายความถึงการเพิ่มอัตราการ transpiration แม้ว่าในขณะนั้นความชื้นสัมพัทธ์ในอากาศจะสูงกว่าในใบพืช transpiration ก็ยังคงเกิดขึ้น ทั้งนี้เพราะว่าอัตราการระเหยในใบสูงกว่าในอากาศ การเคลื่อนไหวของอากาศ (ลม)จะช่วยให้อัตราการคายน้ำสูงขึ้น

 

การสังเคราะห์แสง (photosynthesis) เป็นขบวนการสังเคราะห์น้ำตาลในขณะที่มีแสงสว่าง น้ำตาลถูกสังเคราะห์ขึ้นใน chloroplasts สีเขียวภายใน chloroplast คือ chlorophyll pigment ขบวนการ photosynthesis จะเกิดขึ้นภายในเซลที่มีชีวิตทั่วๆ ไปที่ประกอบด้วย chrophyll ใบพืชเป็นโรงครัวใหญ่ที่ขบวนการนี้ใช้เป็นที่สังเคราะห์แสงเป็นพลังงานอันสำคัญในการสร้างน้ำตาล ในขบวนการนี้อาจจะใช้แสงอาทิตย์หรีอ visible light แสงที่เกิดจาก artificial light ก็ทำให้เกิด photosynthesis ได้

ปฏิกิริยาจากการสังเคราะห์แสงอาจแบ่งได้เป็น ๒ ตอน คือตอนที่หนึ่งต้องอาศัยแสง บางครั้งเรียก Hill reacton หรือ Light reaction นอกจากแสงแล้วยังมีปัจจัย อี่นที่มีอิทธิพล (บทบาท) ต่อการสังเคราะห์แสงคือ C0₂, H₂0, อุณหภูมิ, และแร่ธาตุ 0₂ ที่เกิดจากขบวนการนี้ได้พิสูจน์แล้วว่ามาจาก H₂0 ฉะนั้นน้ำจึงเป็นทั้งวัตถุดิบ และเป็นผลที่ได้จากขบวนการนี้ด้วย

6C0₂ +12 H_l20 → C₆H_l20₆+6 H₂0+60₂

สมการเคมีนี้ดูง่าย แต่แท้จริงแล้วเป็นขบวนการที่ลึกลับซับซ้อนมาก แสงที่ ถูกดูดด้วย chloropyll pigment เป็นแสงสี blue และ red เท่านั้น มีคลี่นแสงระหว่าง ๔๓๐-๔๗๐ และ ๖๕๐-๗๐๐ มิลลิไมครอน ซึ่งเป็นแสงที่พืชนำไปใช้ประโยชน์มากที่สุด ส่วนแสงที่มีคลื่นแสงระหว่าง ๕๐๐-๖๐๐ มิลลิไมครอนใช้ประโยชน์น้อยที่สุด

ปฏิกิริยาช่วงที่สองเรียกว่า Dark reaction หรือ Blackman reaction จะ ต้องอาศัยผลผลิตจากปฏิกริยาตอนแรก ปฏิกริยานี้เกิดในส่วนของ tomata จะเกิดขึ้นได้ ทั้งในที่มืดและที่มีแสง C0₂ และ H₂0 จะถูก reduce ให้เป็นรูปของน้ำตาล CH₂0 โดย เฉพาะ c₆ H₁₂0₆ (hexose) ดังนั้นปฏิกริยาทั้งสองตอนนี้มีความสัมพันธ์ หรือที่เรียกว่า interaction ต่อกัน และเกิดขึ้นติดต่อหรือต่อเนื่องในเวลาเดียวกัน

น้ำตาลถูกสร้างขึ้นจากปฏิกริยาทางเคมีที่ซับซ้อน และอาจจะเปลี่ยนเป็นแป้ง เก็บสะสมไว้ในรูปของcarbohydrate หรือในรูปของโมเลกุลน้ำตาล หรืออาจจะเคลื่อน ย้ายผ่านเส้นveinไปยังphloemส่งไปยังส่วนต่าง ๆ ของพืชและใช้ได้ทันที

การสร้างเม็ดสี (pigment formation) มี pigment (เม็ดสี) หลายชนิด ที่ปรากฏอยู่ในส่วนของดอกและใบพืช ซึ่งเป็นส่วนประกอบที่สำคัญมากของไม้ดอกเพราะเป็นส่วนที่ก่อให้เกิดสีสรรในพืชแต่ละชนิด (species) และพันธุ์ (varieties)

chlorophyll ประกอบด้วย chlorophyll a (c₅₅H₇₂0₅N₄Mg) และ chloro­phyll b (c₅₅H₇₀0₆ N₄Mg₄) เป็น pigment สีเขียว ซึ่งเป็นส่วนที่สำคัญที่สุดในขบวนการ photosynthesis ซึ่งเป็นพื้นฐานของการเจริญเติบโต พบpigmentนี้ในใบ ลำต้น และดอกตูม ที่พบในใบนั่นแหละที่มีส่วนในขบวนการสังเคราะห์แสง มีchlorophyll หลายชนิดและทั้งหมดเป็นส่วนประกอบของchloroplasts จะเห็นได้ว่า chlorophyll ประกอบด้วยหลายธาตุคือ C,H,O,N และ Mg การขาดธาตุใดธาตุหนึ่งโดยเฉพาะไนโตรเจน เหล็กและแมกนีเซียมจะทำให้การสร้าง chlorophyll ชะงักงัน ทำให้ต้นพืชเกิดอาการ chlorosis คือส่วนยอดของต้นพืช หรือใบยอด ๆ จะเหลือง แม้ว่าจะเพิ่มแร่ธาตุที่ขาดลงไป และพืชสามารถสร้าง chlorophyll ได้ ส่วนที่เหลืองนี้ก็จะไม่กลับคืนเป็นสีเขียวได้อีก

carotenoids เป็น pigment สีเหลือง ส้มแดง และน้ำตาล ซึ่งพบอยู่ใน chloroplasts เช่นเดียวกับ chlorophyll ประกอบด้วย C,H,O ผิดกับ chlorophyll ตรงที่ไม่มีแร่ธาตุอื่น ๆ เช่น carotene C40H56O2 พบอยู่ในใบและดอกเช่นดาวเรือง เป็นต้น

anthocyanin  เป็น pigment สีแดง ม่วง น้ำเงิน การสร้าง pigment นี้เนื่องจากการสะสมของน้ำตาลภายในเนื้อเยื่อของต้นพืช  และปัจจัยที่จำเป็นในการนี้คืออุณหภูมิและธาตุอาหารภายในต้นพืช คือจะต้องมีระดับในโตรเจนต่ำ อากาศเย็น เมื่อ pH ใน cell sap เป็นกรดจะให้สีแดง  ถ้าเป็นกรดน้อยลงจะเปลี่ยนไปเป็นสีน้ำเงินไม่ stable เช่นสีแดงและสีน้ำเงินในดอกอัญชัญ เป็นต้น

การสังเคราะ กรดอมิโน และโปรตีน (amino acid และ protein synthesis) ไนโตรเจนถูกดูดไปใช้ในต้นพืชในรูปของไนเตรด  แม้ว่าบางครั้งเข้าไปในรูปของแอมโมเนียม  โดยเฉพาะในขณะที่ดินปลูกที่มีการถ่ายเทอากาศไม่เพียงพอ ไนเตรด ส่วนมากจะเปลี่ยนรูปเป็น amides และ amino acid เมื่อเข้าไปอยู่ในรากแล้วไนโตรเจนทั้งสามรูปนี้จะถูกเคลื่อนย้ายไปยังส่วนต่าง ๆ ทาง xylem และ amino acid บางส่วนจะถูกสังเคราะห์ขึ้นภายในใบจาก inorganic nitrogen และ carbohydrate ปฏิกิริยาเหล่านี้จะถูกสังเคราะห์ขึ้นอย่างช้า ๆ ในอุณหภูมิต่ำอากาศเย็น หรือในเวลากลางคืน (night temperature)

Protein ถูกสร้างขึ้น โดยการรวมกัน (condensation) ของ amino acid หลาย ๆ ตัวโดยการช่วยเหลือของ RNA ถ้ามี amino acid ๒ ตัว เราเรียกว่า dipeptide ถ้ามี ๓ ตัวเรียกว่า tripeptide ถ้ามากกว่า ๓ เราเรียกว่า polypeptide ขบวนการอันนี้จะเกิดขึ้นภายใน cytoplasm ของพืชบนชิ้นส่วนเล็ก ๆ ที่เรียกว่า ribosome หรือ microsome

Amino acid จะเคลื่อนย้ายไปไหนมาไหนก็ได้ แต่ protein เคลื่อนย้ายไม่ได้ จะถูกใช้ ณ ที่ถูกสร้างขึ้นมา  การเจริญเติบโตของพืชจะเกิดขึ้นก็ต่อเมื่อมีการสังเคราะห์ protein เกิดขึ้น  โดยไม่มีการขัดจังหวะหรือถูกขัดขวาง  เราจัดแบ่งโปรตีนออกเป็น ๒ พวก คือ

Simple protein คือ protein  ที่จะถูก hydrolyse  ด้วยน้ำย่อยได้เป็น amino acid

Complex protein เป็นสารประกอบอันเกิดจากการต่อกันของ simple protein กับ non protein group เมื่อ  hydrolyse แล้วได้เป็น amino acid กับสารประกอบที่ไม่ใช่โปรตีน

เมตาโบลิสซึม (metabolism) คือ กิจกรรมทางเคมีเกี่ยวข้องกับการสร้างสารประกอบอินทรีย์ต่างๆ (anabolism) และการใช้สารประกอบเหล่านั้น (catabolism) ระบบการสร้างและการใช้จึงเกิดควบคู่และสัมพันธ์กัน และเกิดติดต่อกันทั้งกลางวันกลางคืน กิจกรรมนี้ถูกควบคุมด้วยน้ำย่อย (enzymes)

เอนไซม์ (enzymes) ในเซลที่มีชีวิตทั้งหลาย ปฏิกิริยาทางเคมีที่เกิดขึ้นทิศทาง (direction) และความเร็ว (speed) ของปฏิกิริยานั้นจะถูกควบคุมด้วย enzyme

ส่วนประกอบของ enzyme ส่วนมากคือ protein และแต่ธาตุต่าง ๆ เช่น เหล็ก คอปเปอร์ และสังกะสี enzyme จะช่วยทำให้เกิด oxidation, reduction และ digestion ซึ่งขึ้นอยู่กับธรรมชาติของสิ่งนั้น ๆ ตัว enzyme ทำตัวเหมือนตัวกระตุ้น หรือเร่งความเร็วของปฏิกิริยานั้น ๆ (catalyst) ตัว enzyme เองมิได้ถูกใช้ ถูกเปลี่ยนแปลงหรือถูกทำลายไป enzyme เพียงเล็กน้อยก็สามารถเร่งปฏิกิริยาของวัตถุดิบ (substrate) ที่มีปริมาณใหญ่กว่ามากได้

จึงพอสรุปคุณสมบัติของ enzyme ได้ดังนี้

–       เร่งปฏิกิริยา (เป็นตัวเร่งเฉย ๆ)

–       มีธรรมชาติเป็นโปรตีน ซึ่งอาจจะทำให้เสื่อมสภาพด้วยความร้อน pH ที่สูง ๆ หรือด้วยรังสีต่าง ๆ เช่น ultraviolet

–       Enzyme บางชนิดประกอบด้วย protein ทั้งหมดเรียก apoenzyme ส่วนอื่น ๆ เรียก coenzyme

–       ทั้ง apoenzyme และ coenzyme จะต้องอยู่ด้วยกันจึงจะทำให้ประสิทธิภาพของน้ำย่อยคงอยู่  การขาดสิ่งใดสิ่งหนึ่งจะทำให้ enzymatic activity เสื่อม

ปัจจัยที่ช่วยเร่งปฏิกิริยาของน้ำย่อยมี

–       อุณหภูมิ  การเพิ่มอุณหภูมิขึ้น 10°c จะทำให้ปฏิกิริยาเกิดเร็วขึ้นเป็น ๒ เท่า แต่ถ้าสูงเกิน 30°c น้ำย่อยจะถูกทำลาย

–       ความเข็มข้นของน้ำย่อย  ถ้าเพิ่มขึ้นก็จะทำให้ปฏิกิริยาเกิดเร็วขึ้น เป็นสหสัมพันธ์กัน

–       น้ำย่อยจะถูกควบคุมโดย pH แต่ละปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นมีความต้องการใน pH ไม่เหมือนกัน น้ำย่อยจะทำงานได้ดีต้องอยู่ใน pH ที่เหมาะสม คือ ประมาณ pH7 ทั้งนี้ต้องขึ้นอยู่กับชนิดของน้ำย่อยด้วย

–       ความเข้มข้นของวัตถุดิบ(substrate) ถ้าเพิ่มขึ้น (อย่างอื่นคงที่) ก็ทำให้ปฏิกิริยาเพิ่มขึ้นด้วย

–       เกลือบางชนิดที่ทำให้ protein ตกตะกอนเป็นผลทำให้ปฏิกิริยาหยุดชะงัก

–       ช่วงเวลาของปฏิกิริยา ในช่วงต้น ๆจะช้าและเพิ่มขึ้นเรื่อย ๆ

การหายใจ (respiration) หมายถึงการ break down (oxidation) สารประกอบอินทรีย์  ซึ่งส่วนมากเป็นน้ำตาล  เพื่อดึงเอาพลังงานซึ่งถูกสะสมไว้มาใช้ในกิจกรรมต่าง ๆ ตามความจำเป็นของการเจริญเติบโตของต้นพืช (ถ้าในสัตว์ก็เป็นการหายใจ)

การ break down ในพืชชั้นสูงเป็นได้ทั้ง aerobic และ anaerobic respiration แบ่งเป็น 2 ขั้นตอน

ขั้นแรก  ไม่ต้องการอ๊อกซิเจน  ปฏิกิริยานี้เรียกว่า glycolysis เริ่มต้นจาก hexose ไปเป็น pyruvic acid

ขั้นสอง  ต้องการอ๊อกซิเจน  ระบบนี้เริ่มต้นจาก pyruvic acid ผ่าน Krebs cycle ไปเป็น CO2+H2O+ energy รวมปฏิกิริยาแล้วได้ดังนี้

C6H12O6+ 6O2→6CO2+6H2O+energy

ปัจจัยที่เกี่ยวข้องกับอัตราการ respiration มี

ปัจจัยภายใน ได้แก่

๑.  ชนิดและอายุของเซลล์หรือกลุ่มเซลล์ เซลล์ที่มีการแบ่งตัวสูง เช่น meristematic tissue มีอัตราของ respiration สูง  ส่วนใน dormant tissue จะมีอัตราของ respiration ต่ำที่สุด

๒.  ชนิดและความเข้มข้นของวัตถุดิบ (raw material) ที่ใช้ในการเผาไหม้ (respiration) เช่น น้ำตาล ไขมัน อัตราส่วนของ ATP ต่อ ADP ถ้าปริมาณของ ADPสูงกว่าจะทำให้อัตราของ respitation สูงขึ้น

ปัจจัยภายนอก ได้แก่

๑.  ปริมาณของอ๊อกซิเจนเกี่ยวกับ aerobic & anaerobic respiration

๒.  ปริมาณของ CO2 การเพิ่มปริมาณของ CO2 ให้พอเหมาะจะช่วยให้อัตราการ respiration เพิ่มขึ้น  แต่ถ้าเพิ่ม CO2 มากเกินไปจะทำให้ rate ลดลง ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับการเปลี่ยนแปลง pH ใน cell sap ด้วย

๓.  อุณหภูมิ

๔.  น้ำ

๕.  แร่ธาตุ

สารประกอบอินทรีย์ที่สำคัญของพืช (organic compound)

Carbohydrates เป็นสารประกอบอินทรีย์ที่สร้างขึ้นมาโดยตรงจากโมเลกุลของน้ำตาล ดังนั้นจึงมี คาร์บอน ไฮโดรเจน และอ๊อกซิเจนเป็นองค์ประกอบ  โดยทั่วไปจะมี H:O เป็น 2:1 เช่นในกรณีของ deoxyribose แต่การที่เราพิจารณาสารประกอบเหล่านี้ให้เป็นคาร์โบไฮเดรต  เพราะมีความสัมพันธ์ใกล้ชิดกันมาก

๑.  monosaccharide เป็นคาร์โบไฮเดรตที่สำคัญที่สุด มีโครงสร้างเป็น CnH2nOn

๒.  disaccharides เกิดจากการรวมกัน (condensation) ของ ๒,๓,๔ โมเลกุลของ monosaccharide disaccharide ที่สำคัญที่สุดของพืชทั่วไปคือ sucrose  ซึ่งอาจเกิดจากผลผลิตจากการสังเคราะห์แสงโดยตรงหรือทางอ้อม  คือการรวมกันของ 2 hexose molecule

C6H12O6 + C6H12O6 → C12H22O11

(glucose) (fructose)   (sucrose)

๓.  polysaccharide เป็นพวก complex sugar ที่เกิดจากการต่อกันของ monosaccharide เป็นจำนวนมากอย่างน้อยที่สุด 10 molecule โดยจัดแบ่ง polysaccharide ออกตามชนิดของน้ำตาลที่เข้ามาต่อกัน เช่น hexosan เกิดจากการต่อกันของน้ำตาลพวก hexose pentosan เกิดจากการต่อกันของน้ำตาล pentose hexosan เกิดขึ้นในรูปของแป้งซึ่งเป็น reserve carbohydrate ที่สำคัญที่สุดในพืช มีสะสมมากในเมล็ด หัว ราก และลำต้น แป้ง (starch) ประกอบด้วย amylase กับ amylopectin  เพราะฉะนั้นในการตรวจสอบแป้งจึงใช้ไอโอดีนเทสน์  เพราะว่าปฏิกิริยาระหว่างไอโอดีน + amylase จะเป็นสีน้ำเงิน + amylopectin จะเป็นสีม่วง พืชบางชนิดไม่สามารถผลิตแป้งเป็น reserve carbohydrate ได้ แต่จะสะสม inulin แทน เช่น หัวรักแรก (dahlia) และ artichoke เป็นต้น โครงสร้างของ inulin ประกอบด้วย polysaccharide chain ของ fructose residue และอื่น ๆ

nitrogenous compound เป็นสารประกอบที่มี C,H,O  ซึ่งได้จากการแปรรูปของน้ำตาลรวมกับไนโตรเจน เช่น โปรตีน เป็นองค์ประกอบสำคัญของ protoplasm น้ำย่อยต่าง ๆ และกรด nucleic ซึ่งเป็นส่วนประกอบส่วนใหญ่ของ nucleus บางส่วนของ cytoplasm ก็ประกอบขึ้นจาก C,H,O จากน้ำตาลร่วมกับ N,P, และบางทีก็มี S ร่วมด้วย

พืชอาจจะได้ N มาจากดินและบรรยากาศเพื่อสร้างแอมโมเนียเอาไปใช้เป็นวัตถุดิบในการสร้างกรด amino acid ไนโตรเจนจากบรรยากาศจะถูกพามาสู่ดินในรูปของไนเตรต และไนโตรเจน ในปริมาณที่น้อยมากอาจจะถูกพามาด้วยฝน หรือโดยแบคทีเรียบางชนิด azotobacter และ clostridium เป็นต้น  ซึ่งเป็นพวกที่จับไนโตรเจนได้ตามลำพัง ส่วนพวกที่ไม่สามารถจับได้ตามลำพัง เช่น rhizobium  ซึ่งจะต้องอาศัยอยู่ในรากของพืชตระกูลถั่ว  ดังนั้นจุลินทรีย์พวกนี้จึงต้องพึ่งพาพืช พืชจะ supply carbohydrate ให้และจุลินทรีย์จะจับไนโตรเจนจากอากาศให้พืช  เพราะฉะนั้นตามรากของถั่วจะเกิดปมซึ่งเกิดจาก auxin ที่จุลินทรีย์ปล่อยออกมา ในปมถั่วนี้จะพบ pigment สีแดงที่เรียกว่า leghemoglobin อยู่ ตัว pigment จะช่วยจับไนโตรเจน ถ้าไม่มีก็จับไม่ได้

นอกจากแบคทีเรียช่วยจับไนโตรเจนในอากาศให้พืชแล้ว จากการค้นคว้าทดลองพบว่า  พืชบางชนิดสามาถจะตรึง (fix) หรือจับไนโตรเจนได้เช่นเดียวกับพืชตระกูลถั่ว เช่น พวก blue green algae เป็นต้น

ส่วนในดินเองมีปริมาณไนโตเจนไม่มากนัก  และเป็นส่วนหนึ่งที่ได้จากฮิวมัส ไนโตรเจนที่มีน้อยอยู่แล้วยังสูญเสียได้ง่าย  เนื่องจากการถูกชะล้าง การพังทะลายและการดูดเอาไปใช้ของต้นพืช  ดังนั้นจึงจำเป็นต้องใส่ปุ๋ยไนโตรเจนเพิ่มเติมลงไปในดิน พืชจะใช้ไนโตรเจนได้ ๔ รูปคือ

๑.  nitrate ion (NO¯₃) เป็นรูปของไนโตรเจนที่สำคัญที่สุด  ดังนั้นการใส่ปุ๋ยจึงควรใส่พวก แอมโมเนียมไนเตรด โปแตสเซี่ยมไนเตรด หรือแคลเซี่ยมไนเตรด จึงจะเป็นประโยชน์โดยตรงต่อต้นพืช

๒.  ammonium ion (NH⁺₄) เป็นไนโตรเจนอีกรูปหนึ่งที่พืชนำเอาไปใช้ได้ โดยเปลี่ยนไปเป็น NO¯₃ ก่อน ด้วยกรรมวิธี nitrification โดยแบคทีเรีย ฉะนั้นการใส่ปุ๋ยพวกแอมโมเนียมไนเตรด  จึงทำให้พืชนำไปใช้ได้ง่าย

๓. molecular หรือ atmospheric nitrogen

๔. organic-N-compound เช่น ยูเรีย เป็นต้น

กรด nucleic เป็นพวก  polymerize ของ nucleotide chain เกิดจากการต่อกันของพวก purine กับ molecule ของ pentose กรด mucleic แบ่งออกเป็น ๒ พวก คือ

–       พวกที่เกิดใน nucleus พวกนี้เป็นสารประกอบของ genetic material หรือ gene ได้แก่ DNA (deoxyribose nucleic acid) ประกอบด้วย nucleotide ที่เกิดจาก cyclic-N-compound ๔ ชนิด คือ adepine, guanine, cytosine และ thymine

–       พวกที่เกิดใน cytoplasm ได้แก่ RNA (ribo nucleic acid) ประกอบด้วย nucleotide ที่เกิดจาก cyclic-N-compound ๔ ชนิด คือ depine, guanine, cytosine และ uracil

Nucleotide ที่สำคัญและพบในพืชเสมอคือ ATP (adesosine triphosphate), co-enzyme I, co-enzyme II และ co-enzyme A

Lipid หรือ fatty substances เป็นสารประกอบที่มี C,H,O ที่ได้จากน้ำตาลโดยทางอ้อมร่วมกับ P เช่น ไขมัน และน้ำมัน  ซึ่งเป็นอาหารสำรองในเมล็ด  สารขี้ผึ้ง (wax) ซึ่งพบในส่วนของ cork, cuticle ของใบ ดอก และผล สารคล้ายไขมัน (phospholipids) ซึ่งเป็นของประกอบของ cell membrane

ฮอร์โมน (hormone) เป็นสารควบคุมการเจริญเติบโต (growth-substance) สารนี้มีปริมาณเพียงเล็กน้อยเท่านั้นก็สามารถทำให้พืชเจริญเติบโต  หรือชะงักการเจริญเติบโต  นอกจากนั้นสารนี้ยังสามารถเคลื่อนย้ายได้ มีฮอร์โมนพืชที่สำคัญอยู่ ๓ ชนิดด้วยกันคือ auxins, gibberellins, และ kinins

Auxins ถูกสร้างตามส่วนยอดหรือส่วนปลายของต้นพืช  อาจจะเป็นที่ปลายยอดหรือปลายรากก็ได้  สามารถเคลื่อนย้ายจากส่วนยอดหรือรากไปยังที่ต่าง ๆ ที่เป็นแหล่งของการเจริญเติบโต อาจจะเป็นการแบ่งเซล สร้างรากเป็นต้น  auxin ในปริมาณไม่เท่ากัน  ทำให้การเจริญเติบโตไม่เท่ากัน  การสร้าง auxin ของพืชชั้นสูงส่วนใหญ่มีระบบน้ำย่อยที่สามารถเปลี่ยน amino acid ให้เป็น IAA ได้ แต่ IAA (indole acetic acid) ที่มีจำนวนมากเกินพอจะเป็นอันตรายต่อพืชเอง  แต่พืชจะสามารถผลิตน้ำย่อยขึ้นมาอีกชนิดหนึ่งเพื่อทำลายประสิทธิภาพของ IAA ที่มากเกินไปนั้นทำให้เกิดความพอดีขึ้น

รากต้องการ auxin เพื่อใช้ในการเจริญเติบโตน้อยกว่าส่วนยอด ในบางกรณีที่เราตัดเอาปลายราก  ซึ่งเป็นแหล่งผลิต auxin ออกเสียบ้างจะช่วยให้รากเจริญเติบโตได้ดีขึ้น  ดังเช่นมีการตัดแต่งรากกุหลาบเป็นต้น

การเคลื่อนย้าย auxin ภายในพืช จะเคลื่อนย้ายจากยอดมาโคนเท่านั้น  เช่น auxin ที่เกิดที่ apical bud ของกิ่งหนึ่งจะเคลื่อนที่ลง่มาให้การเจริญเติบโตภายในกิ่งของตนเท่านั้น  จะไม่เคลื่อนย้ายไปมีบทบาทต่อกิ่งอื่น ๆ อัตราการเคลื่อนย้ายจะอยู่ระหว่าง ๐.๕-๑.๕ ซ.ม. ต่อ ช.ม.

หน้าที่ของ auxin

–       ทำหน้าที่เกี่ยวกับการยึดตัวของเซล

–       กระตุ้นการแบ่งเซล

–       กระตุ้นการขยายขนาดของเซล

–       กระตุ้นการสร้างราก

–       ควบคุมการเจริญของตาข้าง

–       ควบคุมการเบนเข้าหาแสงของดอกทานตะวัน

–       ควบคุมการร่วงของใบ

นอกจาก IAA ที่เป็น auxin ที่พืชผลิตขึ้นเองได้แล้ว ยังมีสาร auxin อื่นที่มนุษย์สังเคราะห์ขึ้น (synthetic auxin) เช่น IBA, ๒, ๔-D, NAA  สารเหล่านี้มีความคงตัวดีกว่า IAA

Auxin ที่มีความเข้มข้นสูง ๆ ได้ถูกใช้เป็นเครื่องมือในการยับยั้งการเจริญเติบโตของพืช เช่น ๒. ๔-D  เป็นต้น

Gibberellins เป็นสารเร่งการเจริญเติบโตอีกตัวหนึ่งที่ถูกค้นพบโดยบังเอิญโดยชาวญี่ปุ่น  จากเชื้อราชนิดหนึ่งเรียกว่า Gibberellin fujikuroi ในปี ๑๙๓๙ จึงได้มีการสกัดสารบริสุทธิ์จากเชื้อราตัวนี้และใช้ชื่อว่า Gibberellins (GA1) ต่อมามีผู้คนพบ GA ถึง ๔๐ ชนิดด้วยกัน  ซึ่งเรียกตามลำดับการค้นพบว่า GA1, GA2………….GA40

จากการศึกษาพบว่า GA มีสภาวะเป็นกรดเหมือน auxin และพบอยู่ตามส่วนต่าง ๆ ของพืชและเชื่อว่าพืชสามาถสร้างและเคลื่อนย้าย GA ไปตามส่วนต่าง ๆ ของพืชได้ พบ GA ในต้นกล้ากำลังงอก  พบในกลุ่มเซลที่กำลังเจริญเติบโตอย่างรวดเร็ว  พบในใบอ่อนที่กำลังคลี่  แต่ในระยะพักตัวพบ GA น้อยมาก

การเคลื่อนย้าย GA ภายในพืชต่างกับ IAA คือไม่เคลื่อนจากยอดไปสู่โคน แต่ยังไม่ทราบแน่นอน

หน้าที่ของ GA

–       เร่งการเจริญเติบโต

–       ควบคุมการเจริญของตาข้าง

–       กระตุ้นการออกดอกของพืชวันยาว

–       ช่วย break dormancy ของพืชที่ต้องการอุณหภูมิเย็น

–       ช่วยควบคุมเพศของดอกในพืชตระกูลแตง  เฉพาะอย่างยิ่งการลดปริมาณของดอกตัวผู้

–       ช่วยทำให้องุ่นไม่มีเมล็ด

–       ช่วยในการติดผลขององุ่นและมะเขือเทศ

–       ช่วยยืดระยะ senscences ของผักสด ทำให้ยืดอายุการเก็บรักษา

Kinins เป็นสารเร่งการเจริญเติบโต  โดยช่วยกระตุ้นในการแบ่งเซล  น้ำมะพร้าวเป็นแหล่งของ kinins ที่ทราบและใช้กันแพร่หลายที่สุด  นอกจากนั้นยังมีอยู่ใน endosperm ของข้าวโพด และในผลไม้ต่าง ๆ เช่น กล้วย มะเขือเทศ และ แอปเปิ้ล เป็นต้น

หน้าที่ของ kinins

–       กระตุ้นให้เกิดการแบ่งเซล

–       กระตุ้นการเจริญเติบโตของตา (bud)

–       กระตุ้นการขยายขนาดของใบ