1、根系對無機營養的吸收
營養遷移至根外表後,還要經過一系列雜亂的進程才能進入植物體內,營養種類不同,進入植物的部位和機制也不同,一般以為營養進入根細胞的進程可分為被迫吸收和自動吸收兩種方法。
(1)被迫吸收
被迫吸收指無機營養順濃度梯度或電化學勢梯度進入細胞自由空間的進程,又稱為非代謝性吸收。自由空間指根部內皮層以外的細胞間隙、細胞壁內微孔以及細胞壁與原生質膜之間的間隙。自由空間可分為水分自由空間和杜南自由空間。被迫吸收主要是經過擴散和離子交換作用進行,其特點是不用耗能量,吸收的營養也沒有挑選性,並且這種吸收交換反應是可逆的。被迫吸收方法主要有下述2種。
①離子擴散:當細胞外離子濃度高於細胞內時,將導致離子順著濃度梯度向細胞自由空間擴散。可是跟著外部離子濃度降低,擴散速率將下降直至表裡濃度達到平衡。
②離子交換:根部呼吸釋放的CO2與H2O反應生成碳酸(H2CO3),碳酸解離為H+和HCO3-吸附在根系外表,與土壤溶液中的離子進行離子交換,交換後的離子進入自由空間。
(2)自動吸收
自動吸收 為膜外營養逆濃度梯度或電化學勢梯度、需求消耗代謝能量、有挑選性地進入原生質膜內的進程,又稱為代謝吸收。自動吸收理論能夠解說一些用被迫吸收理論無法解說的現象,如植物體內某種離子態營養的數量比土壤溶液的濃度高出很多倍,而植物根系仍能不斷地吸收這種營養,且不見有營養外溢現象;外界某種離子濃度很高,而植物體內幾乎不含有此種離子;根系吸收的各種離子比例與外界溶液中比例不一致等。
植物自動吸收的進程是非常雜亂的,現在關於自動吸收的理論主要有載體學說、離子泵學說等。
①載體學說:一般以為載體是一種可經過生物膜的蛋白質或酶,離子先與載體結合構成不穩定的離子載體複合體,向膜內側搬運,進入生物膜後再將離子卸載到細胞質內然後載體擴散出膜外繼續運送離子。該進程需求來自植物呼吸發生的ATP參與,且載體對離子有專一性的結合部位,能有挑選性地攜帶某種離子經過細胞膜。
載體學說能比較完善地從理論上解說關於離子自動吸收的3個根本進程:離子的挑選性
吸收、離子經過質膜以及在質膜中的搬運、離子吸收與代謝作用的密切關係。
②離子泵學說: Hodges首要提出了植物吸收營養的離子泵學說。該理論以為,離子泵是位於原生質膜上的ATP酶。ATP酶能夠被K+、Na+等陽離子活化,促使其水解,構成磷醯基團。磷醯基不穩定,遇水構成磷酸和H+,發生的H則被膜泵出膜外,發生膜表裡pH梯度,構成電位差,從而使膜外陽離子在有能量供應的情況下逆電化學勢梯度進入膜內。
2、根系對有機營養的吸收
根系不僅能吸收礦質營養,也能夠吸收一部分有機營養。這是20世紀初跟著無菌技能和同位素技能的使用得到的證明。可是根系對所吸收的有機營養的要求是比較嚴厲的,它只能吸收一些分子較小、結構較簡略的有機物,並與所吸收有機物的性質有關。例如小麥、大麥、菜豆能吸收磷酸己糖和磷酸甘油酸,玉米能吸收甘氨酸,水稻幼苗可直接吸收各種胺基酸、核苷酸、核酸等
有機營養終究以什麼樣的方法進入根細胞,現在尚無結論。一般以為,可能是在具有一定特異性地透過酶作用下進入細胞的,這個進程需求消耗能量,屬於自動吸收進程。也有人以為,植物根部細胞和動物相同,能夠經過胞飲作用吸收營養,即被吸收進的有機物質首要黏附在質膜上,然後質膜內陷,把有機物連同水分、鹽分一同包圍起來構成小囊泡,逐漸向細胞內移動。