انتقال مواد در گیاهان

انتقال از خاک به برگ

آب و مواد مورد نیاز گیاهان، اغلب از خاک اطراف ریشه ها جذب میشود و در مسیرهایی به ساقه و برگ میرود. بخش زیادی از آب جذب شده از سطح برگ ها به هوا تبخیر میشود. خروج آب از سطح اندام های هوایی گیاه تعرق نامیده میشود. تعرق، سازوکار لازم را برای جابه جایی آب و مواد معدنی به برگ فراهم میکند. جابه جایی مواد در گیاهان را میتوان در دو مسیر کوتاه و بلند بررسی کرد؛ در مسیر کوتاه، جابه جایی آب و مواد در سطح یاخته یا چند یاخته بررسی میشود. در مسیر بلند، جابه جایی مواد در مسیرهای طولانی تر بررسی میشود.این مسافت در بعضی درختان به بیش از صد متر میرسد. در هر دوی این مسیرها آب به عنوان انتقال دهنده مواد، نقش اساسی دارد که این نقش به علت ویژگی های آن است.پتانسیل آب، عامل اصلی در حرکت آب است.

پتانسیل آب (سای):

میدانید انرژی پتانسیل ؛ انرژی ذخیره شده در ماده یا سامانه یا توانایی انجام کار است. آب نیز دارای انرژی پتانسیل است و از محل دارای انرژی پتانسیل بالاتر به ناحیه ای با انرژی پتانسیل کمتر حرکت میکند.بنابراین پتانسیل آب، تعیین کننده جهت حرکت آب و مواد حل شده در آن است. یکی از عوامل مهم مؤثر بر پتانسیل آب،غلظت مواد حل شده است. پتانسیل آب خالص، صفر است و وقتی ماده ای در آن حل میشود پتانسیل آب کاهش مییابد. بنابراین غلظت مواد محلول در آب بر پتانسیل آن مؤثر است.

جابه جایی مواد در مسیر کوتاه

انتقال مواد در سطح یاخته ای:

در این حالت، جابه جایی مواد با فرایندهای فعّال و غیرفعّال و در حد یاخته انجام میشود. با این فرایندها در فصل های گذشته آشنا شدید. شیوه هایی مثل انتشار و انتقال فعّال، نمونه هایی از این روش هاست. آب یکی از مواد مهم برای جانداران است. برای انتقال آب در عرض غشای بعضی یاخته های گیاهی و جانوری و غشای کُریچه بعضی یاخته های گیاهی، کانال های پروتئینی به نام آکواپورین هست که به سرعت جریان آب را به درون یاخته و کُریچه افزایش میدهند. هنگام کم آبی، ساخت این پروتئین ها تشدید میشود

انتقال مواد در عرض ریشه:

در عرض ریشه، انتقال آب و مواد محلول معدنی به سه روش انجام میشود؛ انتقال از عرض غشا، انتقال سیمپلاستی و انتقال آپوپلاستی.

انتقال عرض غشایی شامل جابه جایی مواد از عرض غشای یاخته است. سیمپلاست به معنی پروتوپلاست همراه پلاسمودسم ها است. انتقال سیمپلاستی حرکت مواد از پروتوپلاست یک یاخته به یاختة مجاور، از راه پلاسمودسمهاست آب و بسیاری از مواد محلول میتواند از فضای پلاسمودسم به یاخته های دیگر منتقل شود (شکل 16 ). منافذ پلاسمودسم آنقدر بزرگ است که پروتئین ها، نوکلئیک اسیدها و حتی ویروس های گیاهی از آن عبور میکند. در مسیر آپوپلاستی، حرکت مواد محلول از فضاهای بین یاخته ای و نیز دیواره یاخته ای انجام میشود.آب و مواد محلول در عرض ریشه معمولاً به روش آپوپلاستی وسیمپلاستی انتقال مییابد. در این مسیر، حرکت آب و مواد محلول، از روپوست تا درونیترین لایه پوست به نام درونپوست )آندودرم) انجام میگیرد. درون پوست استوانه ای ظریف از یاخته است.

درونپوست در دیواره جانبی خود دارای نواری از جنس چوبپنبه (سوبرین) هستند که به آن نوار کاسپاری گفته میشود. بنابراین آب و مواد محلول آن فقط میتوانند از درونیاخته های درون پوست به استوانه آوندی منتقل شوند. در این حالت یاخته های درونپوست انتقال مواد را کنترل میکنند.این لایه در ریشه مانند صافی هایی عمل میکند که مانع از ورود مواد ناخواسته یا مضر مسیر آپوپلاستی به درون گیاه میشوند. درونپوست، همچنین از برگشت مواد جذب شده به بیرون از ریشه جلوگیری میکند. حرکت در هر دو مسیر در لایه ریشه زا ادامه می یابد و در آخر، مواد طی فرایندی به نام بارگیری چوبی، به آوندهای چوبی منتقل و آماده جابه جایی برای مسیرهای طولانی تر میشوند.

در ریشه بعضی از گیاهان، نوار کاسپاری علاوه بر دیواره ای جانبی درونپوست، دیواره پشتی را نیز میپوشاند و انتقال مواد از این یاخته ها را غیرممکن میکند. در برش عرضی و زیر میکروسکوپ نوری این یاخته ها ظاهر نعلی یا  Uشکل دارند )شکل 19 (. در این گیاهان بعضی از یاخته های درونپوستی ویژه، به نام یاخته معبر هست که فاقد نوار کاسپاری در اطراف خود هستند و انتقال مواد به استوانه آوندی از طریق این یاخته ها انجام میشود.