Transportul zahărului în plante Phloem Organismal Biology

obiective de invatare

Faceți diferența între sursele de zahăr și chiuvetele de zahăr din țesuturile plantelor
Explicați modelul fluxului de presiune pentru translocația zahărului în țesutul floemului
Descrieți rolul pompelor de protoni, al co-transportorilor și al difuzării facilitate în modelul fluxului de presiune
Recunoașteți modul în care diferite concentrații de zahăr la surse și diferite tipuri de chiuvete afectează calea de transport utilizată pentru încărcarea sau descărcarea zaharurilor
Comparați și contrastați mecanismele de transport al fluidelor în xilem și floem

Informațiile de mai jos au fost adaptate din OpenStax Biology 30.5

Plantele au nevoie de o sursă de energie pentru a crește. La plantele în creștere, fotosinteza (zaharurile produse prin fotosinteză) sunt produse în frunze prin fotosinteză și sunt apoi transportate la locurile de creștere activă, unde zaharurile sunt necesare pentru a susține creșterea țesuturilor noi. În timpul sezonului de creștere, frunzele și tulpinile mature produc exces de zaharuri care sunt transportate la locurile de depozitare, inclusiv țesutul măcinat în rădăcini sau bulbi (un tip de tulpină modificată). Multe plante pierd frunzele și nu mai fotosintetizează în timpul iernii. La începutul sezonului de creștere, ei se bazează pe zaharuri stocate pe frunze noi crescute pentru a începe din nou fotosinteza.

Locațiile care produc sau eliberează zaharuri pentru planta în creștere sunt denumite surse. Zaharurile produse în surse, cum ar fi frunzele, trebuie să fie livrate părților în creștere ale plantei prin floem într-un proces numit translocare, sau mișcarea zahărului. Punctele de livrare a zahărului, cum ar fi rădăcinile, lăstarii tineri și semințele în curs de dezvoltare, sunt numite chiuvete. Chiuvete includ zone de creștere activă (meristeme apicale și laterale, frunze în dezvoltare, flori, semințe și fructe) sau zone de depozitare a zahărului (rădăcini, tuberculi și bulbi). Locațiile de depozitare pot fi fie o sursă, fie o chiuvetă, în funcție de stadiul de dezvoltare al plantei și de sezon.

Fotosintatele de la sursă sunt de obicei translocate în cea mai apropiată chiuvetă prin elementele tubului de sită floematică. De exemplu, frunzele cele mai înalte vor trimite zaharuri în sus către vârful de lăstare în creștere, în timp ce frunzele inferioare vor îndrepta zaharurile în jos către rădăcini. Frunzele intermediare vor trimite produse în ambele direcții, spre deosebire de fluxul din xilem, care este întotdeauna unidirecțional (solul de la frunză la atmosferă). Rețineți că fluidul dintr-un singur element de tub de sită poate curge doar într-o singură direcție la un moment dat, dar fluidul din elementele de tub de sită adiacente se poate deplasa în direcții diferite. Fluxul de direcție se schimbă, de asemenea, pe măsură ce planta crește și se dezvoltă:

La mijlocul sezonului de vegetație, fotosintetizarea activă a frunzelor și tulpinilor mature servește ca surse, producând zaharuri în exces care sunt transportate la chiuvete unde consumul de zahăr este mare. Chiuvete în timpul sezonului de creștere includ zone de meristeme de creștere activă, frunze noi și structuri de reproducere. Chiuvete includ, de asemenea, locații de depozitare a zahărului, cum ar fi rădăcini, tuberculi sau bulbi. La sfârșitul sezonului de creștere, planta va cădea frunze și nu va mai avea țesuturi fotosintetizante în mod activ.
La începutul următorului sezon de creștere, o plantă trebuie să reia creșterea după repaus (iarnă sau sezon uscat). Deoarece planta nu are frunze existente, singura sa sursă de zahăr pentru creștere este zahărul stocat în rădăcini, tuberculi sau bulbi din ultimul sezon de creștere. Aceste site-uri de stocare servesc acum ca surse, în timp ce frunzele care se dezvoltă activ sunt chiuvete. Odată ce frunzele se maturizează, ele vor deveni surse de zahăr în timpul sezonului de creștere.

Prezentare generală a translocării: transport de la sursă la chiuvetă

Zaharurile se deplasează (translocează) de la sursă la scufundare, dar cum? Ipoteza cea mai frecvent acceptată pentru a explica mișcarea zaharurilor în floem este modelul debitului de presiune pentru transport floema. Această ipoteză explică mai multe observații:

Floema este sub presiune
Translocarea se oprește dacă țesutul floemului este ucis
Translocarea se desfășoară simultan în ambele direcții (dar nu în același tub)
Translocația este inhibată de compuși care opresc producția de ATP în sursa de zahăr

În termeni foarte generali, modelul fluxului de presiune funcționează astfel: o concentrație mare de zahăr la sursă creează un potențial scăzut de solut (Ψs), care atrage apa în floem din xilemul adiacent. Acest lucru creează un potențial de presiune ridicată (Ψp), sau presiune mare de turgere, în floem. Presiunea ridicată a turgorului determină mișcarea sevei floemului prin „flux în vrac” de la sursă la scufundare, unde zaharurile sunt îndepărtate rapid din floem la chiuvetă. Îndepărtarea zahărului crește Ψs, ceea ce face ca apa să părăsească floema și să revină la xilem, scăzând Ψp.

Acest videoclip oferă o prezentare succintă a surselor de zahăr, a chiuvetelor și a ipotezei fluxului de presiune: