Relations hydriques et transport chez les plantes

Les plantes déplacent d'énormes quantités d'eau du sol vers l'atmosphère, et de sucres des feuilles vers les tissus en croissance, en utilisant des gradients de potentiel hydrique et de pression plutôt qu'une pompe battante.

Definition

Les relations hydriques végétales décrivent comment l'eau se déplace dans, à travers et hors des plantes le long de gradients de potentiel hydrique, et le transport couvre le mouvement à longue distance de l'eau dans le xylème et des sucres dans le phloème.

Scope

Ce thème couvre le potentiel hydrique et ses composantes, l'osmose et la turgescence, l'absorption d'eau par les racines, le mécanisme de cohésion-tension du transport xylémien, la régulation stomatique de la transpiration, et la translocation des sucres par flux de pression dans le phloème.

Core questions

• Comment le potentiel hydrique régit-il le mouvement de l'eau entre le sol, la plante et l'air ?
• Quel mécanisme permet à l'eau d'être tirée jusqu'au sommet d'un grand arbre ?
• Comment les stomates équilibrent-ils le gain de carbone et la perte d'eau, et comment le sucre est-il transloqué dans le phloème ?

Key theories

Théorie de la cohésion-tension

La transpiration au niveau des feuilles met la sève du xylème sous tension ; la forte cohésion des molécules d'eau et leur adhésion aux parois des vaisseaux transmettent cette tension jusqu'aux racines, aspirant l'eau vers le haut.

Modèle du flux de pression du transport phloémien

Le chargement des sucres dans le phloème aux sources abaisse le potentiel hydrique et attire l'eau, augmentant la pression qui entraîne un flux de masse (bulk flow) vers les puits, où les sucres sont déchargés et la pression diminue.

Mechanisms

L'eau se déplace passivement vers un potentiel hydrique plus faible, somme des potentiels osmotique (soluté) et de pression (turgescence). Dans les racines, l'eau traverse vers le xylème via les voies apoplastiques et symplastiques régulées par la bande de Caspary. La transpiration des cellules du mésophylle génère une pression négative que la colonne d'eau cohésive transmet à travers le xylème jusqu'au sol. Les stomates, ouverts par la turgescence des cellules de garde, régulent le compromis entre l'absorption de CO2 et la perte d'eau. Dans le phloème, le chargement actif des sucres aux sources augmente la turgescence et entraîne un flux de masse (bulk flow) vers les puits.

Clinical relevance

Les relations hydriques régissent la tolérance des cultures à la sécheresse et les besoins en irrigation : la gestion de la transpiration, du comportement stomatique et de l'efficience de l'utilisation de l'eau est essentielle pour produire de la nourriture avec des ressources en eau limitées et pour prédire les réponses des plantes à un climat en assèchement.

History

Dixon et Joly ont proposé la théorie de la cohésion-tension pour l'ascension de la sève vers 1894, et l'hypothèse du flux de pression de Münch dans les années 1920 a expliqué le transport phloémien ; les deux restent les cadres conceptuels acceptés.

Key figures

• Stephen Hales
• Henry Dixon
• Ernst Münch

Seminal works

• taiz2015
• raven2013

Frequently asked questions

Qu'est-ce que le potentiel hydrique ?

Le potentiel hydrique est une mesure de l'énergie libre de l'eau par unité de volume ; l'eau se déplace spontanément des régions de potentiel hydrique plus élevé vers celles de potentiel plus faible, et chez les plantes, il combine la concentration en solutés et la pression physique.

Pourquoi les stomates se ferment-ils pendant une sécheresse ?

En cas de stress hydrique, l'hormone acide abscissique déclenche la perte de turgescence des cellules de garde, fermant les stomates pour conserver l'eau au détriment d'une absorption réduite de dioxyde de carbone et de la photosynthèse.