Phloem- und Zuckertransport

Wie viele lebende Organismen haben Pflanzen Gewebe, die sich auf bestimmte Pflanzenfunktionen spezialisieren. Zum Beispiel sind Triebe gut an schnelles Wachstum angepasst, während Wurzeln strukturiert sind, um Ressourcen effizient aufzunehmen. Die Zuckerproduktion beschränkt sich jedoch in erster Linie auf fotosynthetische Zellen, die sich in den Blättern der Angiosperme befinden. Zucker und andere Ressourcen werden durch einen Prozess namens Translokation von dem fotosynthetischem Gewebe zu anderen spezialisierten Geweben transportiert.

Innerhalb einer Pflanze sind Gewebe, die mehr Zucker produzieren, als sie verbrauchen, Zuckerquellen – Blätter sind das Hauptbeispiel dafür. Wurzeln, Triebe, Blumen und Früchte gelten in der Regel als Zuckersenken, da sie mehr Zucker benötigen, als sie herstellen können. Die Translokation verteilt Zucker, Hormone, Aminosäuren und einige Signalmoleküle von Zuckerquellen zu Zuckersenken durch eine röhrenartige Struktur der Gefäßpflanzen namens Phloem. Die Flussrichtung kann im Phloem bidirektional sein, das aus Zellen besteht, die durch Plasmodesmen verbunden sind, um Siebröhrenglieder zu bilden. Diese Zellen haben verdickte Zellwände, was ihnen eine mechanische Unterstützung gibt, und werden von benachbarten Zellen flankiert werden, die die Gesundheit des Phloems ermöglichen und die Aufnahme von Lösungen aus dem umgebenden Gewebe in das Phloem erleichtern.

Die Beladung des Phloems kann durch die apoplastische oder symplastische Wege erfolgen und kann entweder passiv oder aktiv sein. Diese Wege in das Phloem können gleichzeitig oder sequenziell fungieren, und es gibt einige Hinweise darauf, dass die Pflanzen je nach Wasser und Energiebedarf zwischen den verschiedenen Beladungsarten hin und her wechseln kann. In vielen Fällen koppelt der Saccharose/H+-Symporter die Beladung der Saccharose in das Phloem mit dem Transport eines Wasserstoff-Ions.

Anhand der Druckstromtheorie fördert der Konzentrationsgradient des Zuckers den Fluss des Wassers in das Phloem, wodurch ein Druck erzeugt wird. Als Ergebnis bewegt sich der Phloem-Saft in Bereiche mit einem geringeren Druck, bei der nächsten Zuckersenke. An der Zuckersenke wird die Saccharose in die Bereiche mit der geringeren Zuckerkonzentration transportiert, wodurch die Bewegung aus dem Phloem heraus gefördert wird. Das Wasser folgt dann der Saccharose und somit verringert sich der Druck im Phloem.