اقرأ في هذا المقال
يتم امتصاص غالبية المغذيات النباتية من قبل النبات في شكل مؤين من طبقات المياه المحيطة بجزيئات التربة، وتتحرك العناصر الغذائية في محلول مائي، ولا يمكنهم عبور الأغشية الدهنية ما لم تكن بروتينات النقل موجودة، فيقوم سطح الجذر (الجلد الجذري) بتلامس محدود مع طبقة المغذيات المحيطة بجزيئات التربة، وتزيد الشعيرات الجذرية في العديد من أنواع الفطريات الجذرية بشكل كبير من مساحة السطح الملامس له.
ما هي الخصائص الرئيسية للعناصر الغذائية
يتم تناول العناصر الغذائية على شكل أيونات مذابة في الماء، وتحدث الحركة السائبة في تيار النتح (عبر نسيج الخشب) للبراعم والأوراق، وتعتمد الحركة على الحجم الفريد والشحنة وقابلية الذوبان لكل أيون مغذي، ونظرًا لأنّ الأيونات لا يمكنها عبور الأغشية بدون وجود بروتين نقل معين فيمكن تنظيم امتصاصها في الخلايا وفي الجذر، وهذا يعني أنّ الجذور تتراكم بعض الأيونات مقابل تدرج تركيز بينما يتم استبعاد البعض الآخر وتتحرك بعض الأيونات عبر الخلايا بينما يتحرك البعض الآخر في الفراغات بين الخلايا.
خطوات وصول المغذيات المعدنية إلى الخلايا النباتية
1. واجهة التربة والجذر
تستطيل الجذور في التربة عن طريق النمو بالقرب من الحافة مما يدفع غطاء الجذر بين جزيئات التربة، كما أنها تستنفد بيئتها المباشرة للتربة من العناصر الغذائية مما يخلق منطقة نضوب، ويتم توفير الاتصال الجيد بين الجذر والتربة من خلال إفرازات غطاء الجذر أو القلنسوة وشعر الجذر أو ما تعرف بالشعيرات الجذرية، كما أنّ أنظمة الجذور الليفية المكونة من جذور دقيقة مع العديد من شعيرات الجذور وتزيد من المساحة المتاحة للامتصاص
إنّ العديد من الأنواع لها فطريات جذرية مرتبطة بالتكافل مع الجذر مما يؤدي إلى توسيع مساحة التربة المتاحة التي يتم استخراج المغذيات منها، كما تصبح المغذيات متاحة على سطح الجذر نتيجة لثلاث عمليات وهي:
1- عملية الاعتراض: وهو نمو الجذور في منطقة جديدة غنية بالمغذيات.
2- عملية تدفق الكتلة: وهي حركة الأيونات في تدفق المياه مدفوعة بالنتح.
3- عملية الانتشار: وهي الحركة السلبية للأيونات إلى المناطق المستنفدة في المغذيات.
2. النقل المتماثل أو المسار غير الحي أو النقل الخلوي
قد تنتقل أيونات المغذيات التي تدخل الجذر في جذور الشعر مباشرة عبر سيتوبلازم الخلية حتى تصل إلى نسيج الأوعية الدموية، وترتبط خلايا الجلد الجذري (البشرة الجذرية) بالخلايا المجاورة بواسطة روابط بلازمية أو القنوات البلازمية (plasmodesmata) ويمكن أن تنتقل المواد المذابة من خلية إلى أخرى مباشرةً، ويُطلق على النقل عبر الخلية عبر القنوات البلازمية النقل المتماثل (symplastic transport).
أما النوع الثاني من النقل هو النقل المسار غير الحي (apoplastic transport) من خلال جدران الخلايا الجذرية، كما يمكن أن تنتقل المياه والمغذيات عبر هذه المنطقة (الأبوبلاست أو الممر الخلوي الغشائي) حتى الأدمة الداخلية، حيث يجب أن تعبر المياه والمغذيات غشاء البلازما وتدخل في شكل خلوي “النقل الخلوي” (cellular transport) وهو النوع الثالث.
وقد يدخل الماء والمغذيات أيضًا إلى الخلايا عبر غشاء البلازما (النقل عبر الغشاء) ثم يترك الخلية لدخول الممر الخلوي الغشائي قبل أن يتم تناولها عبر غشاء البلازما للخلية المجاورة، إذن تنتقل أيونات المغذيات عبر الأغشية ويكون إمّا نقل داخل الجذر عبر أغشية الخلايا (عبر الغشاء) ثم من خلال سيتوبلازم الخلية (النقل الخلوي) أو بين الخلايا (المسار الغير حي)، وتوفر القنوات البلازمية اتصالًا مستمرًا بين سيتوبلازم الخلايا المجاورة مما يوفر نقلًا مباشرًا من خلية إلى خلية (متماثل) دون ملامسة السيتوبلازم.
3. الجلد الباطن
تتطور الأدمة الداخلية بالقرب من نقطة تطور أنسجة الأوعية الدموية الجذرية، وتحتوي خلايا الأدمة الداخلية على جدران خلايا سوبرينات تشكل حاجزًا مانعًا للماء يحيط بالأنسجة الوعائية للجذر، وهذا يمنع الماء والمغذيات من الانتقال إلى الأنسجة الوعائية من خلال الممر الخلوي الغشائي والنقل الوحيد الممكن في هذه المرحلة هو النقل المتماثل.
وبالتالي فإنّ معظم أيونات المغذيات التي تدخل أنسجة الأوعية الدموية تكون قد مرت عبر الخلايا الجذرية الحية في مرحلة ما، وهذا يسمح بالانتقائية والترشيح للأيونات المنقولة، وتصبح خلايا الأديم الباطن الأقدم محاصرة بالكامل في طبقة السوبرين، وتوفر هذه الخلايا حاجزًا أمام التدفق الخلفي للمياه من نسيج الخشب.
4. النقل في نسيج الخشب
بعد عبور الجلد الباطن تدخل الأيونات النسيج الخشبي من الخلايا المحيطة به بارنشيمة خشبية، وتقوم هذه الخلايا بتجميع العناصر الغذائية بنشاط إلى تركيز عالٍ قبل تحميلها في نسيج الخشب لنقلها إلى باقي النبات، ويحدث التدفق إلى نسيج الخشب عبر بروتينات غشائية محددة أسفل تدرج التركيز، ويحدث تدفق المغذيات في نسيج الخشب إلى الأوراق والبراعم في مجرى النتح.
إذن يدخل الماء والمغذيات الخارجة من الأدمة الداخلية إلى خلايا نسيج بارنشيمة خشبية التي تحيط بأوعية نسيج الخشب، وتقوم هذه الخلايا بتجميع العناصر الغذائية بنشاط إلى تركيز عالٍ قبل تحميلها في نسيج الخشب لنقلها إلى باقي النبات.
5. التوزيع في النباتات
تتحرك أيونات المغذيات المعدنية والماء في نسيج الخشب وتصل إلى جميع أجزاء النبات، وتتفرع نبيبات نسيج الخشب من الحزم الوعائية الرئيسية للساق لتصل إلى الأوراق والبراعم، وتتفرع مرة أخرى لتشكيل نبيبات أدق في عروق الأوراق، ويترك الماء والمغذيات هذه الأنابيب بينما يتبخر الماء من سطح الورقة، حيث خلايا الورقة محاطة بالماء والمغذيات الذائبة التي تتخلل مساحات جدار الورقة (الممر الخلوي الغشائي للأوراق).
كما تستخرج الخلايا الماء والمواد المغذية من هذا، ويمكن إعادة توزيع بعض أيونات المغذيات من خلال النبات في اللحاء بينما يتحرك البعض الآخر فقط في نسيج الخشب، وتشهد بعض مناطق النبات نموًا سريعًا على سبيل المثال الفواكه والدرنات وليس لديها معدلات نتح عالية وتدفق نسيج الخشب منخفض، وقد يؤدي هذا إلى نقص المغذيات إذا لم يحدث نقل المغذيات في اللحاء، ويحدث تعفن نهاية الزهرة في نبات الطماطم في هذه الظروف بسبب نقص الكالسيوم.
يمكن نقل الأيونات من نسيج الخشب إلى اللحاء عن طريق نقل الخلايا التي تقع بين المسارين أو قد تترك الأيونات نسيج المصدر حيث يقوم بتحميل العناصر الغذائية العضوية في اللحاء، وليست كل الأيونات عبارة عن لحاء متنقل وهناك اختلافات ملحوظة بين الأنواع.
وهنا يمكن القول بأنّه يمتد نسيج الخشب في جميع أنحاء النبات ويتدفق الماء إلى أي مكان يحدث فيه النتح، حيث إنّ الممر الخلوي الغشائي لجميع الأنسجة على اتصال وثيق مع سائل نسيج الخشب، ويتم امتصاص العناصر الغذائية من هذا الفراغ بواسطة الخلايا، وقد يكون للأنسجة سريعة النمو (مثل الفاكهة والدرنات) لنتح منخفض وفي هذه الأنسجة قد يكون من المهم إعادة توزيع الأيونات في اللحاء.
