Транспорт цукру в рослинах Флоема Організмова біологія

Мета навчання

Диференціювати джерела цукру та раковини в рослинних тканинах
Поясніть модель потоку тиску для транслокації цукру в тканині флоеми
Опишіть роль протонних насосів, співтранспортерів та полегшеної дифузії в моделі потоку тиску
Визнати, як різні концентрації цукру у джерелах та різні типи раковин впливають на транспортний шлях, що використовується для завантаження або розвантаження цукру
Порівняйте та порівняйте механізми транспортування рідини в ксилемі та флоемі

Інформація, подана нижче, була адаптована з OpenStax Biology 30.5

Рослинам для зростання потрібно джерело енергії. У рослинах, що ростуть, фотосинфати (цукри, що утворюються в результаті фотосинтезу) утворюються в листі шляхом фотосинтезу, а потім транспортуються до місць активного росту, де цукри необхідні для підтримки росту нових тканин. Протягом вегетаційного періоду зрілі листя і стебла виробляють надлишок цукру, який транспортується до місць зберігання, включаючи наземну тканину в коренях або цибулинах (тип модифікованого стебла). Багато рослин втрачають листя і перестають фотосинтезуватися взимку. На початку вегетації вони покладаються на збережений цукор для вирощування нових листків, щоб знову розпочати фотосинтез.

Місця, де виробляють або виділяють цукру для зростаючої рослини, називаються джерел. Цукри, що виробляються у джерелах, таких як листя, повинні надходити до зростаючих частин рослини через флоему в процесі, який називається транслокація, або рух цукру. Називаються пункти доставки цукру, такі як коріння, молоді пагони та насіння, що розвиваються раковини. Раковини включають ділянки активного росту (верхівкові та бічні меристеми, розвиваються листя, квіти, насіння та плоди) або ділянки зберігання цукру (коріння, бульби та цибулини). Місця зберігання можуть бути як джерелом, так і раковиною, залежно від стадії розвитку заводу та сезону.

Фотосинфати з джерела, як правило, переносяться в найближчу раковину через елементи ситової трубки флоеми. Наприклад, найвищі листя направлятимуть цукру вгору до зростаючої верхівки пагона, тоді як нижні листя спрямовуватимуть цукор вниз до коренів. Проміжне листя буде направляти продукти в обидві сторони, на відміну від потоку в ксилемі, який завжди односпрямований (грунт до листка до атмосфери). Зверніть увагу, що рідина в одному елементі ситової трубки одночасно може текти лише в одному напрямку, але рідина в сусідніх елементах ситової трубки може рухатися в різних напрямках. Напрямок потоку також змінюється у міру зростання та розвитку рослини:

У середині вегетації активно фотосинтезуючи зрілі листя та стебла служать джерелами, виробляючи надлишок цукру, який транспортується до раковин, де споживання цукру велике. Раковини протягом вегетаційного періоду включають ділянки активного зростання меристем, нових листків та репродуктивних структур. Також раковини включають місця зберігання цукру, такі як коріння, бульби або цибулини. В кінці вегетаційного періоду рослина скине листя і більше не буде активно фотосинтезувати тканини.
На початку наступного вегетаційного періоду рослина повинна відновити ріст після спокою (зимовий або сухий сезон). Оскільки рослина не має існуючого листя, єдиним джерелом цукру для росту є цукор, що зберігається в коренях, бульбах або цибулинах останнього вегетаційного періоду. Зараз ці місця зберігання служать джерелами, тоді як активно розвиваються листя є раковинами. Як тільки листя дозріє, вони стануть джерелами цукру протягом вегетації.

Огляд транслокації: Транспорт від джерела до раковини

Цукри переміщуються (переміщуються) від джерела до поглинання, але як? Найбільш загальноприйнятою гіпотезою, що пояснює рух цукрів у флоемі, є модель потоку тиску для транспорту флоеми. Ця гіпотеза пояснює кілька спостережень:

Флоема знаходиться під тиском
Транслокація припиняється, якщо тканина флоеми вбита
Транслокація протікає в обидві сторони одночасно (але не в межах однієї трубки)
Транслокація пригнічується сполуками, які зупиняють вироблення АТФ у джерелі цукру

У дуже загальних рисах модель потоку тиску працює так: висока концентрація цукру у джерелі створює низький розчинений потенціал (Ψs), який забирає воду у флоему із сусідньої ксилеми. Це створює потенціал високого тиску (Ψp), або високий тургорний тиск, у флоемі. Високий тургорний тиск приводить у рух соки флоеми за рахунок “об’ємного потоку” від джерела до стоку, де цукри швидко виводяться з флоеми біля стоку. Видалення цукру збільшує Ψs, що змушує воду залишати флоему і повертатися до ксилеми, зменшуючи Ψp.

Це відео містить короткий огляд джерел цукру, раковин та гіпотези про витрату тиску: