34.11: Получение воды и минералов

Специализированные ткани корней растений эволюционировали для захвата воды, минералов и некоторых ионов из почвы. У корней есть множество паттернов ветвления, которые облегчают этот процесс. Самые внешние корневые клетки имеют специализированные структуры, называемые корневыми волосками, которые увеличивают поверхность корня, тем самым увеличивая контакт с почвой. Вода может пассивно проникать в корни, так как концентрация воды в почве выше, чем в ткани корня. Минералы же, напротив, активно транспортируются в клетки корня.

Почва имеет отрицательный заряд, поэтому положительные ионы, как правило, остаются прикрепленными к частицам почвы. Чтобы избежать этого, корни закачивают в почву углекислый газ, который самопроизвольно разрушается, выделяя в почву положительно заряженные протоны (H ⁺ ). Эти протоны вытесняют связанные с почвой положительно заряженные ионы, которые можно перекачивать в ткань корня, этот процесс называется катионным обменом. Отрицательно заряженные анионы используют тенденцию ионов H ⁺ диффундировать вниз по градиенту их концентрации и обратно в клетки корня с помощью совместного транспорта: ионы, подобные Cl-, котранспортируются в ткань корня вместе с H ⁺ ионы.

Молекулы могут проникать в сердцевину корневой ткани, называемую стелой, двумя путями. Апопластический транспорт – это движение молекул в пространствах, созданных между непрерывными клеточными стенками соседних клеток и их соответствующими мембранами. Напротив, симпластический транспорт – это движение молекул через цитоплазму растительных клеток, которое использует клеточные соединения, называемые плазмодесмами, которые обеспечивают свободный цитоплазматический проход молекул между соседними клетками. Чтобы попасть в стелу, молекулы должны переместиться в симпласт, поскольку полоски Каспария, расположенные в энтодерме корня, предотвращают попадание растворенных веществ в апопласт в стелу. Следовательно, чтобы попасть в симпласт, растворенные вещества должны пройти через полупроницаемую мембрану клетки, защищая клетки от токсичных или нежелательных молекул почвы.