A mangán a periódusos rendszer egyik közismert eleme, vegyjele Mn, rendszáma 25. Nevét a latin magnes (mágnes) szóból kapta. Az átmenetifémek közé tartozik. A természetben főként a barnakőben található meg, és nagy mennyiségben termelik ki.
A természetben előforduló mangánvegyületeket az őskortól kezdve festékként használták, így az Ekain és Lascaux barlangokban is kimutatták a fekete mangán-oxidot. A Kr. e. 4. századtól a rómaiak az üveggyártásban is használtak fel mangánvegyületeket. Az elemet először Ignatius Gottfried Kaim vonta ki 1770-ben, majd egy másik eljárás segítségével Johan Gottlieb Gahnújra előállította, 1774-ben. 1839-benfedezték fel, hogy a mangán javítja a vas formálhatóságát. A termelt mangán 90%-át épp ennek a tulajdonságának köszönhetően az acélgyártás használja. Ferromangánként fontos ötvözőanyag. Biológiai szempontból is nagy jelentőségű, mivel számos enzim alkotórésze.
A mangán felvétele
Mn2+ ion formájában veszi fel a növény. Felvételét és szállítását a kalciumionok gátolják, ezért lúgos kémhatású talajokon mangánhiány léphet fel. Felvétele láptalajokon is korlátozott. Szellőzetlen, savanyú kémhatású talajokon toxikus mértékű mangánfelhalmozódás léphet fel, ami relatív vashiányhoz vezethet. Felvételét a vele versenyző kalcium mellett a magnézium és vas mikroelemek is gátolják.
A növényi biokémiai folyamatokban betöltött szerepe
Nem reutilizálható mikroelem, redoxkomponens. A fotoszintézis kiinduló folyamata során a II-es fotokémiai rendszerben (PS II.) a mangán fontos szerepet játszik. Ide köthető az ún. Hill-reakció, mely más néven vízbontásaként is ismert. A víz ebben a folyamatban oxigénre, hidrogénionra és elektronra bomlik, mely alkotók közül az oxigén a légkörbe távozik (ez adja a légkör legfőbb oxigénforrását); a hidrogénion és az elektron pedig elindítja a fotoszintetikus folyamatsor fényszakaszát.
Mangán hiányában a fotoszintézis kezdő folyamata – a víz bontása és ezáltal elektron juttatása a klorofill központi komplexébe – gátolt. Végeredményben a fotoszintézis teljes gátlása következik be. A vas (Fe) oxidációs fokának fontos szabályozóeleme. Mangán hiányában a sejtekben megnövekszik a Fe2+ ionok mennyisége, melyek fiziológiai szempontból aktívak, de túlzott felhalmozódásuk mérgezéses tünetekkel jár. Az esetlegesen előforduló mangánfelesleg pedig az aktív vaskészleteket oxidálja, ezáltal a vas inaktív Fe3+ ion formába kerül. Végső soron a mangántöbblet relatív vashiányhoz vezet.
A sejtlégzés dehidrogenálási szakaszának végén, a citromsavciklusban több oxidációs lépés is Mn-ionok jelenlétében zajlik csak le. Hiányában gátolt a ciklus, végső soron elmarad az oxálecetsavból létrejövő acetilcsoportok további bontása, így a C-C és C-H kötésekben tárolt nagy mennyiségű energia a növények számára nem válik hasznosíthatóvá, energiahiány lép fel. Enzimaktivátorként részt vesz a növény energiaforgalmában. Csökkenti a szabad auxinszintet, mely által a peroxidázok aktiválódnak. Alapvető szerepet játszik a fehérjeszintézisben, fotoszintézisben és a citromsavciklusban. A szuperoxid-diszmutáz (SOD) antioxidáns enzim kofaktoraként ismert, ezért fontos mozgatórugója az oxidatív stresszhatások elleni védekezésnek.
Egyéb élettani szerepe
Szerepe van a szilárdítóelemek képzésében. Mangán hiányában korábban indul meg a sárgulás, a fotoszintézis zavart szenved, a klorofill lebomlik. A nitrogén hasznosításában szintén szerepet játszik, ezért az előbbi tápelem adagolásával egy időben érdemes a mangánt is pótolni. Fontos lehet növényvédelmi szempontból is, mert javítja a növények betegségekkel szembeni ellenálló képességét.
A mangánhiány tünetei
A Mn-hiány a fiatal leveleken érközi klorózis formájában mutatkozik meg először. A levelek érhálózata és az egész növény zöld marad, mindeközben a fiatal levelek sárgulása, majd pusztulása válik jellemzővé. Szerepe van a gabonákra – különösen a zabra – jellemző szárazfoltosság betegség megjelenésében. Tavasszal a fiatal leveleken piszkosszürke foltok jelennek meg, a levelek a későbbiekben megtörnek, turgorzavar miatt visszahajlik a felső részük.
Búzán és árpán hasonlóak a Mn-hiány tünetei. A gabonafélék közül a rozs a legkevésbé érzékeny a szárazfoltosságra. Hiánytünetei könnyen összetéveszthetőek a Rhynchosporium secalis nevű gombabetegséggel, de ennél a betegségnél a foltok valamennyi levél fonákán és felszínén egyaránt megtalálhatók. Emellett megfigyelhető, hogy a takarmánynövények alacsony mangántartalma az azokat elfogyasztó állatokra is veszélyes lehet, mert ivarzási, csontképzési és idegrendszeri zavarokat idéz elő.
A spenót és a borsó kimondottan mangánigényes növény! A hüvelyes növényeken megjelenő élettani betegség az ún. szívbarnulás, mely a fehérjeszintézis zavaraira vezethető vissza. Az előbbi okokból kifolyólag a hiánya jelentős terméskiesést okoz.
Többlet és mérgezés tünetei
A tápelemek egymáshoz viszonyított antagonizmusából adódóan előfordulhatnak többlettünetek is. Ezek közül is az egyik legjellegzetesebb tünet a barnakő lerakódása a leveleken. Az elszíneződés megjelenése az idősebb leveleken túl a szárra és a levélnyelekre is egyaránt jellemző. A gyümölcsfákat sújtó mangánmérgezés előidézte élettani betegséget papírkéreg-betegségnek nevezzük. Ilyen esetben a kéreg felreped, felgyűrődik, a tápanyagszállítás zavarai lépnek fel. A gyümölcsök és a levelek barnás elszíneződésűek lesznek.
SZERZŐ: DR. DECSI KINCSŐ EGYETEMI ADJUNKTUS • MAGYAR AGRÁR- ÉS ÉLETTUDOMÁNYI EGYETEM, NÖVÉNYÉLETTAN ÉS NÖVÉNYÖKOLÓGIA TANSZÉK
