Механизмы дальнего транспорта минеральных и органических веществ в растениях

Механизмы дальнего транспорта веществ в растении

Дальний транспорт – передвижение веществ между органами растения осуществляется по специализированной проводящей системе, включающей сосуды и трахеиды ксилемы (восходящий ток) и ситовидные трубки флоэмы (нисходящий ток).

По ксилемным сосудам из корней в надземные части растений поступают вода, ионы и ряд органических веществ, синтезируемых в корнях. Раствор сосудов называется ксилемным соком. Ксилемный сок имеет рН<7. Его величина может существенно варьировать, что обусловлено видовой специфичностью и изменениями ионного состава и специфического селективного поступления ионов в ксилему и/или выхода ионов из нее в клетки паренхимы.

Состав ксилемного сока (качественный, но особенно количественный) варьирует и зависит от вида и возраста растения, статуса минеральных элементов в тканях, состава и концентрации ионов в среде, их циркуляции в растении, а также времени суток. Как правило, существует положительная корреляция между концентрацией иона в наружном растворе и в ксилемном соке. Но степень концентрирования различается в зависимости от иона и его концентрации в среде.

Количество минеральных веществ, поступающих из корней в надземные органы, зависит не только от их концентрации в ксилемном соке, но и от скорости потока раствора. Существенный вклад в транслокацию ионов из корней в надземные органы может вносить градиент водного потенциала.

Минеральные вещества, поглощенные из почвы, и продукты их первичной ассимиляции в корнях передвигаются как по сосудам, так и по ситовидным трубкам. Такое дублирование повышает надежность транспортной системы. Соотношение того и иного пути зависит от ряда условий: солевого состояния растения, обеспеченности его водой, концентрации питательного раствора.

Дальний транспорт органических питательных веществ в нисходящем направлении осуществляется в основном по флоэме.

Сравнительная характеристика ксилемного и флоэмного потоков

Основные различия потоков веществ, перемещаемых по флоэмным и ксилемным сосудам, можно свести к следующему:

• по ксилеме, как правило, не переносятся сахароза и другие сахара (исключение — зимний и весенний транспорт у деревьев или у кукурузы после выметывания пестичных столбиков);
• по флоэме не переносятся ионы нитрата и сульфата;
• концентрация фосфора, органического азота (аминного и амидного) и многих других ионов во флоэмном соке выше, чем в ксилемном (исключение составляет кальций);
• флоэмный сок имеет слабощелочную реакцию, и уровень его рН колеблется незначительно, ксилемный сок кислый;
• скорость флоэмного потока значительно ниже ксилемного.

Круговорот минеральных веществ в системе целого растения обеспечивает реутилизацию и рациональное перераспределение минеральных элементов в онтогенезе растения, особенно при формировании репродуктивных органов, а также в периоды действия неблагоприятных факторов, что определяет возможности дальнейшего роста и развития (Алехина Н.Д., Харитонашвили Е.В., 2005).

Итак, существует три типа транспорта поглощенных солей и продуктов их превращения в корне: внутриклеточный, ближний (радиальный) и дальний. Движение элементов минерального питания по растению возможно в любых направлениях: вверх (восходящий ток), вниз (нисходящий ток) и поперек (радиальный транспорт). Передвижение внутри органа происходит по апапласту и симпласту.