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植物体内养分运输

花匠小妙招
2024-11-10 04:45

植物体内养分运输

目录 1 质外体（apop... 2 共质体（symp... 3 短距离运输 4 跨膜运输 5 细胞间运输 6 长距离运输

植物体内的养分从一个部位转移到其它部位的过程。陆生植物的根系和地上部分各有其生理功能，但又密切联系。根系从土壤中吸收的无机养分、水分及其同化物大部分要运输到地上部，供地上部茎、叶、花、果代谢和生长的需要。同时根系又从地上部光合器官获得光合产物。根系与地上部通过运输系统互通有无，相互联系。植物体内的养分运输可以通过质外体途径，亦可通过共质体途径。质外体是植物体内相邻细胞原生质外围的细胞壁与细胞间隙相互连接而成的整体；共质体是植物体内相邻细胞通过胞间联丝的各细胞的原生质相互连接而成的整体。养分在植物体内运输可以是长距离运输，也可以是矩距离运输。

质外体（apoplast）运输

根所吸收的水分及溶解在水中的养分可通过根部质外体向根中柱方向运输。初生根的质外体包括根表皮细胞（和表皮细胞壁向外突起形成的根毛）及皮层细胞的细胞壁和皮层内的细胞间隙；根中柱内的导管在成熟后成为完全没有原生质的运输通道，也属于质外体的范围。内皮层细胞由于有栓质化的凯氏带，它阻止水分及溶质通过，因而将根部质外体分隔成两部分。水分及溶质从皮层细胞通过内皮层到中柱木质薄膜细胞就要转入共质体途径。从根木质薄壁细胞进入根部导管后又通过质外体途径从根长距离运到地上部。

共质体（symplast）运输

通过胞间联丝在细胞间的运输及通过韧皮部筛管的运输都是通过共质体的运输。根表皮细胞或根毛细胞从土壤溶液中吸收的水分及养分以及根皮层细胞从皮层细胞间隙中吸入的养分都可通过胞间联丝沿共质体途径运入根中柱。叶在光合作用中形成的光合产物又可从光合细胞进入叶脉的筛管，然后从筛管运输到正在生长的果实、种子或茎、枝的先端以及根中。

短距离运输

跨膜运输及细胞间运输由于有细胞膜结构及原生质的阻碍，只能进行短距离的运输。

跨膜运输

细胞膜的基本结构是类脂的双分子层，其间镶嵌着一些蛋白质类的物质例如一些酶类、载体（carrier）、离子通道（ion channel）或糖蛋白等。一些亲脂性的分子易于通过细胞膜，而亲水性的分子或离子则可通过膜内载体或离子通道扩散到膜内。顺着电化学势梯度扩散的跨膜运输不需供应代谢能，是被动运输。例如K＋沿电化学势梯度通过膜内的K＋—通道扩散到膜内。不过根细胞吸收土壤溶液中的K＋主要还是主动运输，与膜结合的H＋-ATP酶作用相偶联。在ATP酶泵出H＋的同时，K＋即跨膜进入细胞内，这种逆电化学势梯度的跨膜运输需要代谢供应能量，所以是主动运输。此外，细胞质膜外表面吸附的液体微滴、大分子或分子的聚合物也可通过胞饮作用和胞吞作用的方式转移到细胞质内，即通过膜内陷形成小囊泡，然后小囊泡向内转移，最后小囊泡的膜破裂释放出内含物到细胞质中。

细胞间运输

通过胞间联丝在共质体内细胞与细胞之间运输。胞间联丝是细胞间纤细的原生质丝。通过胞间联丝不仅细胞之间可以运输小分子的溶质，而且如病毒那样具有核蛋白的高分子也可在薄壁组织的胞间联丝中转移。

长距离运输

植物体内养分的长距离运输是通过贯穿植物周身的维管系统。维管束具有两条液流的主要管道，即导管和筛管。完全成熟的导管是一条连续的空管，属于质外体的范围。根系形成的同化物从根长距离运输到地上部，就是通过导管。导管液流中除根吸收的无机离子如K＋、NO3-等之外，还有一些无机养分的同化物。例如根吸收氮、磷后在根薄壁组织内同化形成的氨基酸、胆碱，还有根端合成的细胞分裂素和赤霉酸等植物激素。筛管是由很多筛管分子组成的管道，中间有筛管分子遗留的筛板，筛板上有筛孔。筛管内的原生质与伴胞和周围薄壁组织之间都有胞间联丝，所以筛管属于共质体的范围。叶中形成的光合产物以及再利用的元素就可通过筛管长距离运输。筛管液流中的溶质主要是蔗糖或其它寡糖，此外还有氨基酸、核酸、酶及ATP等；筛管液内还有远比木质液内浓度为高的K＋。K＋可促进光合产物的运输。

导管及筛管中的液流在运输途径中，其周围的薄壁组织可从中吸取物质，也可分泌物质到导管或筛管液流中，所以液流中的成分在运输途径中不是固定不变的。木质部导管及韧皮部筛管中运输的溶质通过其间的薄壁组织亦可相互交流。

除钙而外，其它无机养分在筛管汁液中的浓度多高于导管液中的浓度。当筛管至导管间无机养分浓度有足够高的浓度梯度时，则这些溶质通过筛管的质膜可“下坡”（downhill）运输到导管中。溶质从木质部转入韧皮部则是“上坡”（uphill）运输，需要能量供应。筛管及导管周围的薄壁组织内有转移细胞（transfer cell），它是特化的薄壁细胞。其细胞壁有很多向内的突起，使紧贴着细胞壁的质膜面积随之增大，增加了对养分的吸收和分泌面；转移细胞内的线粒体及内质网较丰富，细胞质较浓；与相邻细胞间有较多的胞间联丝相连，增加了细胞之间的直接运输能力。转移细胞在筛管和导管间的物质交流中有重要作用。