植物體內養分的運輸 - 科學Online - 國立臺灣大學
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除了蔗糖外,韌皮部中的液體也含有植物激素、胺基酸與有機酸等有機物,另外也具有磷酸鹽、硫酸鹽、及K+、Na+、Mg2+、Cl–等礦物質,其中K+含量最高。
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植物體內養分的運輸(Nutrition)
臺北市立建國高級中學生物科朱芳琳老師/國立臺灣師範大學生命科學系張永達副教授責任編輯
韌皮部內物質種類
韌皮部中物質的成分與木質部不同,其中水分的含量比例較低,含量最多的溶質是醣類,其中最主要的是蔗糖,可佔篩管汁液乾重的90%,因此韌皮部中的液體會呈現輕度的黏稠狀。
除了蔗糖外,韌皮部中的液體也含有植物激素、胺基酸與有機酸等有機物,另外也具有磷酸鹽、硫酸鹽、及K+、Na+、Mg2+、Cl–等礦物質,其中K+含量最高。
韌皮部內物質運送的方向與速度
韌皮部內物質的運送方向十分多樣化,其通則便是由糖分的來源(source)部位轉移至糖分需求(sink)的部位。
來源部位(source)可能是進行光合作用旺盛的葉片,或是正在分解澱粉提供養分給新芽的貯存器官;需求部位(sink)則多為消耗糖分的部位,如新生的嫩芽或是成長中的花果等、或是正在貯存養分的塊莖或塊根。
植物體內何處會成為養分需求的部位,可能依照不同的季節或生長階段而有差異,例如果實或種子,在發育期間是需求非常強烈的sink,吸引大量的養分輸入;但是當到了種子發芽的階段,種子又成為source,子葉或胚乳中的養分會移往莖頂與根尖,提供生長發育之用。
物質在韌皮部內運送的速度相當快,平均大約每小時可達1公尺左右,不同植物間略有差異,同一植物的不同生長時期也有差異。
韌皮部內物質的運送原理
關於韌皮部內養分運輸的原理,曾有許多不同的解釋,但目前最為大家接受的,是在1927年由德國植物生理學家Munch在1927年提出的壓力流學說,壓力流的學說認為韌皮部內,物質是受到物質滲透所產生的壓力驅使推動。
葉肉經光合作用產生的醣類產物,會先以共質體運輸至維管束附近,然後移至質外體由細胞壁縫隙流至篩管與伴細胞旁。
伴細胞上的質子幫浦藉耗能的主動運輸將質子移出細胞外,形成細胞內外的氫離子濃度梯度,然後再藉由質子與蔗糖的同向運輸蛋白,在質子順著濃度梯度移回細胞內時,將蔗糖帶入伴細胞,然後蔗糖再藉由原生質絲送入篩管中。
此種藉由次級主動運輸將蔗糖運入篩管的方式,會使篩管中的糖濃度升高,有時甚至高出葉肉細胞二至三倍。
這些養分供應的source部位,其鄰近篩管中的高滲透壓會使周圍細胞中的水分,尤其是木質部內藉蒸散作用上升的水分,順著滲透壓的梯度移入篩管,造成source處篩管壓力較大。
在養分需求的sink部位,蔗糖藉由伴細胞協助離開篩管,供應需求處細胞貯存或利用,Sink部位的篩管細胞因為蔗糖離開,使得滲透壓下降,於是篩管內的水分外流重新進入導管,造成sink部位篩管壓力較小。
於是篩管內於source處壓力大,sink處壓力小,於是壓力便推動水分與蔗糖由source往sink部位移動。
就這樣,source部位不斷載入蔗糖,sink部位不斷移出蔗糖,篩管的兩端始終保持著壓力差,物質便得以順利的運送。
雖說韌皮部的運送方向可以向上至芽、也可以向下送到根處,但根據壓力流原理,就一條上下相連的篩管來說,物質運送的方向只能有一個。
不過,一個維管束中的許多篩管,不同的篩管則可以朝不同的方向運送物質。
Tags:韌皮部,篩管
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這篇文章解決了我在教科書上找不到的答案,原本不清楚主動運輸是進入伴細胞還是從伴細胞到篩管細胞時發生,還有為什麼明明可以不耗能的共質體運輸還要大費周章用質外體運輸後再耗能,現在都懂了,謝謝
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