روابط آب و انتقال در گیاهان
گیاهان مقادیر عظیمی از آب را از خاک به اتمسفر و قندها را از برگها به بافتهای در حال رشد، با استفاده از گرادیانهای پتانسیل آب و فشار به جای یک پمپ تپنده، منتقل میکنند.
Definition
روابط آب در گیاهان چگونگی حرکت آب به داخل، از طریق، و خارج از گیاهان را در امتداد گرادیانهای پتانسیل آب توصیف میکند، و انتقال، حرکت طولانیمدت آب در آوند چوبی و قندها در آوند آبکش را در بر میگیرد.
Scope
این موضوع پتانسیل آب و اجزای آن، اسمز و تورژسانس، جذب آب توسط ریشهها، مکانیسم کشش-همچسبی (cohesion–tension) انتقال در آوند چوبی، تنظیم روزنهای تعرق، و انتقال جریان-فشار قندها در آوند آبکش را پوشش میدهد.
Core questions
- چگونه پتانسیل آب حرکت آب را بین خاک، گیاه و هوا کنترل میکند؟
- چه مکانیزمی به آب اجازه میدهد تا به بالای یک درخت بلند کشیده شود؟
- روزنهها چگونه تعادل بین جذب کربن و از دست دادن آب را برقرار میکنند، و قند چگونه در آوند آبکش منتقل میشود؟
Key theories
- نظریه کشش-همچسبی (Cohesion–tension theory)
- تعرق در برگها شیره آوند چوبی را تحت کشش قرار میدهد؛ همچسبی قوی مولکولهای آب و چسبندگی آنها به دیواره رگها این کشش را به سمت ریشهها منتقل کرده و آب را به سمت بالا میکشد.
- مدل جریان-فشار انتقال در آوند آبکش (Pressure-flow model of phloem transport)
- بارگیری قندها به آوند آبکش در منابع، پتانسیل آب را کاهش داده و آب را به داخل میکشد، که فشار را افزایش میدهد و جریان تودهای را به سمت مخازن (sink) هدایت میکند، جایی که قندها تخلیه شده و فشار کاهش مییابد.
Mechanisms
آب به صورت غیرفعال به سمت پتانسیل آب کمتر حرکت میکند، که مجموع پتانسیل حلشونده (اسمزی) و فشار (تورژسانس) است. در ریشهها، آب از طریق مسیرهای آپوپلاستی و سیمپلاستی که توسط نوار کاسپاری تنظیم میشوند، به آوند چوبی میرسد. تعرق از سلولهای میانبرگ فشار منفی ایجاد میکند که ستون آب همچسبیده آن را از طریق آوند چوبی به خاک منتقل میکند. روزنهها، که با تورژسانس سلولهای نگهبان باز میشوند، تعادل بین جذب CO2 و از دست دادن آب را تنظیم میکنند. در آوند آبکش، بارگیری فعال قند در منابع، تورژسانس را افزایش داده و جریان تودهای ناشی از فشار را به سمت مخازن (sink) هدایت میکند.
Clinical relevance
روابط آب، تحمل خشکی محصولات و نیازهای آبیاری را تعیین میکند: مدیریت تعرق، رفتار روزنهای، و کارایی مصرف آب برای تولید غذا در شرایط کمبود آب و پیشبینی واکنش گیاهان به اقلیم خشکشونده، محوری است.
History
دیکسون و جولی نظریه کشش-همچسبی صعود شیره را در حدود سال ۱۸۹۴ پیشنهاد کردند، و فرضیه جریان-فشار مونش در دهه ۱۹۲۰ انتقال در آوند آبکش را توضیح داد؛ هر دو همچنان چارچوبهای پذیرفتهشده هستند.
Key figures
- Stephen Hales
- Henry Dixon
- Ernst Münch
Related topics
Seminal works
- taiz2015
- raven2013
Frequently asked questions
- پتانسیل آب چیست؟
- پتانسیل آب معیاری از انرژی آزاد آب در واحد حجم است؛ آب به طور خودبهخودی از مناطق با پتانسیل آب بالاتر به مناطق با پتانسیل آب پایینتر حرکت میکند، و در گیاهان، غلظت حلشونده و فشار فیزیکی را ترکیب میکند.
- چرا روزنهها در طول خشکی بسته میشوند؟
- در شرایط تنش آبی، هورمون آبسیزیک اسید باعث از دست دادن تورژسانس سلولهای نگهبان میشود و روزنهها را میبندد تا آب را حفظ کند، که این امر به قیمت کاهش جذب دیاکسید کربن و فتوسنتز تمام میشود.