Hubungan Air dan Transportasi Tumbuhan

Tumbuhan memindahkan sejumlah besar air dari tanah ke atmosfer, dan gula dari daun ke jaringan yang sedang tumbuh, menggunakan gradien potensi air dan tekanan daripada pompa yang berdenyut.

Definition

Hubungan air tumbuhan menjelaskan bagaimana air bergerak ke dalam, melalui, dan keluar dari tumbuhan sepanjang gradien potensi air, dan transportasi mencakup pergerakan air jarak jauh dalam xilem dan gula dalam floem.

Scope

Topik ini mencakup potensi air dan komponen-komponennya, osmosis dan turgor, penyerapan air oleh akar, mekanisme kohesi-tegangan transportasi xilem, regulasi transpirasi oleh stomata, dan translokasi gula aliran-tekanan dalam floem.

Core questions

• Bagaimana potensi air mengatur pergerakan air antara tanah, tumbuhan, dan udara?
• Mekanisme apa yang memungkinkan air ditarik ke puncak pohon yang tinggi?
• Bagaimana stomata menyeimbangkan perolehan karbon dengan kehilangan air, dan bagaimana gula ditranslokasikan dalam floem?

Key theories

Teori kohesi-tegangan

Transpirasi pada daun menempatkan getah xilem di bawah tegangan; kohesi kuat molekul air dan adhesinya ke dinding pembuluh mentransmisikan tegangan ini ke bawah hingga ke akar, menarik air ke atas.

Model aliran-tekanan transportasi floem

Pemuatan gula ke dalam floem di sumber menurunkan potensi air dan menarik air masuk, meningkatkan tekanan yang mendorong aliran massal menuju sink, tempat gula dibongkar dan tekanan menurun.

Mechanisms

Air bergerak secara pasif menuju potensi air yang lebih rendah, yaitu jumlah potensi zat terlarut (osmosis) dan tekanan (turgor). Di akar, air melintasi ke xilem melalui jalur apoplastik dan simplastik yang diatur oleh pita Caspary. Transpirasi dari sel mesofil menghasilkan tekanan negatif yang ditransmisikan oleh kolom air yang kohesif melalui xilem ke tanah. Stomata, yang terbuka oleh turgor sel penjaga, mengatur pertukaran antara penyerapan CO2 dan kehilangan air. Dalam floem, pemuatan gula aktif di sumber meningkatkan turgor dan mendorong aliran massal yang digerakkan oleh tekanan ke sink.

Clinical relevance

Hubungan air mengatur toleransi kekeringan tanaman dan kebutuhan irigasi: mengelola transpirasi, perilaku stomata, dan efisiensi penggunaan air sangat penting untuk memproduksi makanan di bawah keterbatasan air dan untuk memprediksi respons tanaman terhadap iklim yang mengering.

History

Dixon dan Joly mengusulkan teori kohesi-tegangan kenaikan getah sekitar tahun 1894, dan hipotesis aliran-tekanan Münch pada tahun 1920-an menjelaskan transportasi floem; keduanya tetap menjadi kerangka kerja yang diterima.

Key figures

• Stephen Hales
• Henry Dixon
• Ernst Münch

Seminal works

• taiz2015
• raven2013

Frequently asked questions

Apa itu potensi air?

Potensi air adalah ukuran energi bebas air per unit volume; air bergerak secara spontan dari daerah potensi air yang lebih tinggi ke yang lebih rendah, dan pada tumbuhan ini menggabungkan konsentrasi zat terlarut dan tekanan fisik.

Mengapa stomata menutup saat kekeringan?

Di bawah tekanan air, hormon asam absisat memicu hilangnya turgor sel penjaga, menutup stomata untuk menghemat air dengan mengorbankan penurunan penyerapan karbon dioksida dan fotosintesis.