Механізми дальнього транспорту мінеральних і органічних речовин у рослинах

Механізми дальнього транспорту речовин у рослині

Дальній транспорт – пересування речовин між органами рослини здійснюється через спеціалізовану провідну систему, що включає судини та трахеїди ксилеми (висхідний струм) і ситоподібні трубки флоеми (низхідний струм).

Ксилемними судинами з коренів до надземних частин рослин надходять вода, іони та низка органічних речовин, що синтезуються в коренях. Розчин судин називається ксилемним соком. Ксилемний сік має рН<7. Його величина може суттєво варіювати, що зумовлено видовою специфічністю та змінами іонного складу і специфічного селективного надходження іонів у ксилему та/або виходу іонів з неї в клітини паренхіми.

Склад ксилемного соку (якісний, але особливо кількісний) варіює і залежить від виду та віку рослини, статусу мінеральних елементів у тканинах, складу та концентрації іонів у середовищі, їхньої циркуляції в рослині, а також часу доби. Як правило, існує позитивна кореляція між концентрацією іона в зовнішньому розчині та в ксилемному соку. Але ступінь концентрування різниться залежно від іона та його концентрації в середовищі.

Кількість мінеральних речовин, що надходять з коренів у надземні органи, залежить не тільки від їхньої концентрації в ксилемному соку, а й від швидкості потоку розчину. Суттєвий внесок у транслокацію іонів з коренів у надземні органи може вносити градієнт водного потенціалу.

Мінеральні речовини, поглинуті з ґрунту, і продукти їхньої первинної асиміляції в коренях пересуваються як судинами, так і ситоподібними трубками. Таке дублювання підвищує надійність транспортної системи. Співвідношення того чи іншого шляху залежить від низки умов: сольового стану рослини, забезпеченості її водою, концентрації поживного розчину.

Дальній транспорт органічних поживних речовин у низхідному напрямку здійснюється переважно по флоемі.

Порівняльна характеристика ксилемного та флоемного потоків

Основні відмінності потоків речовин, що переміщуються флоемними та ксилемними судинами, можна звести до такого:

• по ксилемі, як правило, не переносяться сахароза та інші цукри (виняток — зимовий та весняний транспорт у дерев або у кукурудзи після викидання маточкових стовпчиків);
• по флоемі не переносяться іони нітрату та сульфату;
• концентрація фосфору, органічного азоту (амінного та амідного) та багатьох інших іонів у флоемному соку вища, ніж у ксилемному (виняток становить кальцій);
• флоемний сік має слаболужну реакцію, і рівень його рН коливається незначно, ксилемний сік кислий;
• швидкість флоемного потоку значно нижча за ксилемний.

Кругообіг мінеральних речовин у системі цілої рослини забезпечує реутилізацію та раціональний перерозподіл мінеральних елементів в онтогенезі рослини, особливо під час формування репродуктивних органів, а також у періоди дії несприятливих факторів, що визначає можливості подальшого росту і розвитку (Алехіна Н.Д., Харитонашвілі Є.В., 2005).

Отже, існує три типи транспорту поглинутих солей та продуктів їхнього перетворення в корені: внутрішньоклітинний, ближній (радіальний) і дальній. Рух елементів мінерального живлення по рослині можливий у будь-яких напрямках: вгору (висхідний струм), вниз (низхідний струм) і впоперек (радіальний транспорт). Пересування всередині органа відбувається апопластом та симпластом.