植物體內(nèi)物質(zhì)運(yùn)輸生物原理

植物生命活動(dòng)中所需的多種物質(zhì)是由其組成部分（器官、組織等）分別吸收和合成的。因此，植物體內(nèi)各部分間必須有物質(zhì)的相互交換，才能維持整體的生存。細(xì)胞是植物體各部分的構(gòu)成單位，是外面由膜包圍的相對(duì)獨(dú)立的系統(tǒng)。物質(zhì)交換可以通過(guò)細(xì)胞膜的轉(zhuǎn)移和細(xì)胞間的運(yùn)輸進(jìn)行。高等植物由于具有由根、莖、葉所組成的高大軀體，單靠細(xì)胞間物質(zhì)運(yùn)輸不足以應(yīng)付不同器官間的物質(zhì)交換，它們?cè)谶M(jìn)化中發(fā)展形成輸送效率較高的通道維管系統(tǒng)，以進(jìn)行體內(nèi)的長(zhǎng)距離運(yùn)輸。

物質(zhì)通過(guò)細(xì)胞膜的轉(zhuǎn)移 　細(xì)胞膜由脂類物質(zhì)組成，中間鑲嵌有少量蛋白質(zhì)類物質(zhì)，還有許多小孔。膜不僅使細(xì)胞內(nèi)含物與外界分開(kāi)，從而保持了自身成分的特點(diǎn)和穩(wěn)定性，而且也是細(xì)胞內(nèi)外進(jìn)行有選擇的物質(zhì)交換的通道。高分子顆粒以及帶有電荷的親水性強(qiáng)的分子通常都難于通過(guò)細(xì)胞膜。

植物體內(nèi)物質(zhì)運(yùn)輸被動(dòng)轉(zhuǎn)移

能溶于脂肪的小分子則可沿胞內(nèi)外的濃度差,靠擴(kuò)散透過(guò)胞膜出入細(xì)胞。在擴(kuò)散中,物質(zhì)由高濃度一側(cè)向低濃度一側(cè)的流動(dòng)不需代謝能推動(dòng)，稱為被動(dòng)轉(zhuǎn)移。

植物體內(nèi)物質(zhì)運(yùn)輸主動(dòng)轉(zhuǎn)移

然而有些物質(zhì)如K 離子、糖分子，在細(xì)胞內(nèi)的含量可以超過(guò)外界很多倍，它們卻依然可以從外界通過(guò)胞膜吸收到細(xì)胞內(nèi)。這種逆濃淡梯度的分子轉(zhuǎn)移需要消耗細(xì)胞的代謝能,故稱為主動(dòng)轉(zhuǎn)移。在主動(dòng)轉(zhuǎn)移中,分子先同在膜上的特異載體發(fā)生臨時(shí)結(jié)合形成復(fù)合體，隨后由復(fù)合體從膜外移入膜內(nèi)。載體把該分子卸下后，又可重新轉(zhuǎn)到膜外接受新的被載運(yùn)物質(zhì)。

植物體內(nèi)物質(zhì)運(yùn)輸入胞作用

胞膜接觸到物質(zhì)顆粒時(shí)在接觸處發(fā)生內(nèi)陷，外口封閉形成小囊泡，向胞內(nèi)移動(dòng)而把顆粒帶入，稱為入胞作用。

植物體內(nèi)物質(zhì)運(yùn)輸出胞作用

細(xì)胞內(nèi)部由于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)與網(wǎng)體的合成活動(dòng)也可形成充滿特殊汁液的囊泡；當(dāng)囊泡轉(zhuǎn)移到泡膜時(shí)，囊泡膜能融合在胞膜內(nèi)而將其內(nèi)含物送出胞外，稱為出胞作用。胞壁在胞膜外圍的加厚和腺細(xì)胞的向外分泌等主要就是由出胞作用來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

植物細(xì)胞與動(dòng)物細(xì)胞的區(qū)別之一是細(xì)胞的原生質(zhì)體外面存在細(xì)胞壁。許多細(xì)胞的細(xì)胞壁互相粘連，構(gòu)成一個(gè)連續(xù)骨架，統(tǒng)稱為質(zhì)外體。細(xì)胞壁之間有相互串通的空隙，是細(xì)胞間交換氣體、運(yùn)輸水分和無(wú)機(jī)養(yǎng)料的通道。另外，細(xì)胞與細(xì)胞的原生質(zhì)之間還有許多纖絲或稱胞間連絲溝通，將鄰接細(xì)胞的原生質(zhì)相互貫穿,也構(gòu)成一個(gè)與質(zhì)外體相互交錯(cuò)的連續(xù)體系,稱為共質(zhì)體。它們所占的面積雖然有限，但細(xì)胞累積的一些溶質(zhì)由此通過(guò)它們?cè)诩?xì)胞間轉(zhuǎn)移時(shí)，無(wú)需再穿越鄰接的細(xì)胞質(zhì)膜，因而是電解質(zhì)和有機(jī)質(zhì)在細(xì)胞間運(yùn)輸最為有效的通道。

高等植物器官間物質(zhì)的長(zhǎng)距離運(yùn)輸在維管系統(tǒng)中進(jìn)行。水分、礦質(zhì)元素和有機(jī)物質(zhì)各有其主要的運(yùn)輸通道，如導(dǎo)管、篩管等。水分和礦質(zhì)元素主要由木質(zhì)部的導(dǎo)管運(yùn)輸。導(dǎo)管由一連串已失去原生質(zhì)和細(xì)胞壁端壁的細(xì)胞空腔連接而成，是質(zhì)外體的主要組成部分。根系從土壤中吸收水分和礦質(zhì)元素以后，靠根壓和由于葉片蒸騰失水而造成的蒸騰拉力將其運(yùn)送至地上部分。導(dǎo)管空腔口徑較大,因而對(duì)液流的阻力小,蒸騰流的速度可以高達(dá)每小時(shí)幾十米。有機(jī)物質(zhì)主要由韌皮部的篩管從有機(jī)物質(zhì)的“源”向“庫(kù)”運(yùn)輸?！霸础蓖ǔＶ改苓M(jìn)行光合作用的葉片；“庫(kù)”指消耗光合產(chǎn)物的器官，包括正在生長(zhǎng)中的營(yíng)養(yǎng)體的尖端以及正在形成中的果實(shí)、塊莖等。組成篩管的細(xì)胞內(nèi)尚有原生質(zhì)存在，端壁則特化為具有篩孔的篩板。篩孔內(nèi)時(shí)常有一些纖絲結(jié)構(gòu)（P-蛋白）。有機(jī)物質(zhì)經(jīng)由篩孔的纖絲結(jié)構(gòu)運(yùn)送時(shí)，阻力較大，除靠“源”與“庫(kù)”兩端間的膨壓差推動(dòng)外，還可能需要輸導(dǎo)組織附近活細(xì)胞的中間推動(dòng)作用。篩管運(yùn)輸速度遠(yuǎn)低于導(dǎo)管，每小時(shí)僅幾十厘米。一個(gè)器官是“源”還是“庫(kù)”，隨植物生長(zhǎng)發(fā)育的情況而變。如葉片衰老時(shí)，光合功能漸趨微弱，將細(xì)胞內(nèi)含物降解輸出至其他新生部位后,不再能合成新的有機(jī)物質(zhì),“源”的作用就逐漸消失。種子在形成期是消耗有機(jī)物的“庫(kù)”，到了萌發(fā)期就成為供應(yīng)有機(jī)物的“源”。稻麥子粒在成熟后期,不僅調(diào)運(yùn)營(yíng)養(yǎng)體當(dāng)時(shí)的同化產(chǎn)物,甚至?xí)?dòng)員營(yíng)養(yǎng)體長(zhǎng)期積累的細(xì)胞內(nèi)含物使之降解并向子粒集中。人工調(diào)節(jié)繁殖器官與營(yíng)養(yǎng)器官之間的源、庫(kù)關(guān)系，可對(duì)作物產(chǎn)量發(fā)生重要影響。除了維管系統(tǒng)外，不少高等植物如橡膠樹(shù)還有乳管系統(tǒng)，乳汁在其中轉(zhuǎn)移。

一方面是質(zhì)外體和導(dǎo)管，另一方面是共質(zhì)體和篩管，構(gòu)成了植物體內(nèi)物質(zhì)運(yùn)輸途徑的兩大網(wǎng)絡(luò)，分別承擔(dān)水分、礦物質(zhì)和有機(jī)物質(zhì)的運(yùn)輸。但二者之間并不完全隔離。根部從土壤中吸收的水分和無(wú)機(jī)離子經(jīng)由質(zhì)外體向根的木質(zhì)部進(jìn)行橫向運(yùn)輸時(shí)，由于內(nèi)皮層有凱氏帶的阻礙，常要經(jīng)過(guò)共質(zhì)體，才能抵達(dá)導(dǎo)管。相反,葉肉細(xì)胞的光合產(chǎn)物除主要通過(guò)共質(zhì)體外,也部分通過(guò)質(zhì)外體移向篩管。

另外，在維管束中的導(dǎo)管和篩管之間，還摻雜著機(jī)械組織和包括形成層、轉(zhuǎn)移細(xì)胞和伴胞等在內(nèi)的多種薄壁組織。被運(yùn)輸?shù)奈镔|(zhì)還常通過(guò)這些組織，從一個(gè)系統(tǒng)向另一個(gè)系統(tǒng)轉(zhuǎn)移。因而不同的運(yùn)輸途徑常交錯(cuò)發(fā)揮運(yùn)輸作用。植物體內(nèi)的縱向運(yùn)輸?shù)淖枇Ρ葯M向運(yùn)輸?shù)淖枇π?。葉的光合產(chǎn)物一般主要供應(yīng)同側(cè)器官。只有當(dāng)縱向運(yùn)輸受阻時(shí)，橫向運(yùn)輸才加強(qiáng)。

中文名稱

植物體內(nèi)養(yǎng)分運(yùn)輸

英文名稱

nutrients transport in plant

定　　義

養(yǎng)分在植物體內(nèi)從一個(gè)部位轉(zhuǎn)移到其他部位的過(guò)程。

應(yīng)用學(xué)科

土壤學(xué)（一級(jí)學(xué)科），農(nóng)業(yè)化學(xué)（二級(jí)學(xué)科）

本書(shū)對(duì)植物體內(nèi)養(yǎng)分運(yùn)輸?shù)耐緩健⑦\(yùn)輸物質(zhì)的種類和“裝卸”、運(yùn)輸速率和方向的控制和測(cè)量、韌皮細(xì)胞的超微結(jié)構(gòu)和運(yùn)輸機(jī)理的各種學(xué)說(shuō)和假說(shuō)、以及運(yùn)輸和代謝能的關(guān)系、同時(shí)雙向移動(dòng)、水分和內(nèi)源激素的運(yùn)輸、“激素指引的”養(yǎng)分運(yùn)輸?shù)雀鱾€(gè)方面，扼要而綜合地介紹了早期和當(dāng)代生理學(xué)家們的研究工作以及他們的見(jiàn)解和評(píng)論，內(nèi)容比較客觀而全面，可供植物生理學(xué)、生物學(xué)和農(nóng)業(yè)科學(xué)等各方面的教學(xué)和科研人員的參考。

目錄

前言

引言

第一篇 葉片中同化物的運(yùn)輸

第二篇 韌皮部運(yùn)輸

第三篇 植物體內(nèi)同化物的分配

總結(jié)論

參考文獻(xiàn)