34.16: 체관부와 당 수송

여러 유기체들처럼, 식물들은 특정한 식물 기능을 전문으로 하는 조직을 가지고 있습니다. 예를 들어, 싹은 빠른 성장에 잘 적응하는 반면, 뿌리는 자원을 효율적으로 획득하도록 구성되어 있습니다. 한편 당 생산은 주로 속씨식물(angiosperm)의 잎에 있는 광합성 세포(photosynthetic cell)로 제한됩니다. 당과 다른 자원들은 광합성 조직에서 다른 특수 조직으로 전류(translocation)라고 불리는 과정에 의해 운반됩니다.

식물에서 소비하는 것보다 더 많은 당을 생산하는 조직은 당 공급원(source)입니다 (예: 잎). 뿌리, 싹(shoot), 꽃, 열매는 만들 수 있는 것보다 더 많은 당을 요구하기 때문에 보통 당 수용부(sink)으로 여겨집니다. 전류는 당, 호르몬, 아미노산, 그리고 몇몇 신호 분자를 체관부(phloem)라고 불리는 관속식물의 관 구조를 통해 당 수용부으로 분산시킵니다. 체관부 내 흐름은 양방향일 수 있으며, 원형질연락사(plasmodesmata)에 의해 끝에서 끝으로 결합된 세포로 구성되어 체관요소(sieve tube element)를 형성합니다. 이 세포들은 기계적인 지지를 제공하는 두꺼운 세포벽이 있고, 체관부의 건강을 촉진하고 주변 조직에서 세포로 용액을 유입하는 역할을 하는 동반세포(companion cell)와 이웃하고 있습니다.

체관부로의 유입은 전세포벽 경로나 전원형질 경로를 통해 발생할 수 있으며 수동수송이나 능동수송이 이용됩니다. 이러한 체관부 경로는 동시에 또는 순차적으로 작동할 수 있으며, 식물이 동시모드와 순차모드를 물과 에너지 수요에 따라 전환할 수 있다는 증거가 있습니다. 많은 경우 수크로스/H+ 동반수송체(sucrose/H+ symporter)는 수크로스와 수소이온을 동시에 체관부로 유입합니다.

압류설(pressure-flow hypothesis)에 따르면, 당 농도 구배는 체관부로 들어가는 물의 흐름을 촉진하여 압력을 발생시킵니다. 그 결과, 체관액(phloem sap)이 낮은 압력의 영역, 즉 가장 가까운 당 수용부로 이동합니다. 수크로스는 당 수용부에서 낮은 당 농도의 영역으로 운반되어 체관부에서 당 수용부로 나오는 전반적인 흐름을 주도합니다. 물은 수크로스를 따라가서 체관부의 압력을 완화시킵니다.