植物生理学「水」
- 1. 水 絵とき 植物生理学入門 改訂2版 第2章 2.2 12年3月12日月曜日
- 2. 水の吸収 水の経路 - 吸収する場所 - 维管束の働き 12年3月12日月曜日
- 3. 根における水の通路 アポプラストがメイン 細胞と細胞の間(細胞壁) シンプラストは原形質連絡 を通る経路で抵抗が大 膜を一度は通る カスパリ線は疎水性 (※膜を通る経路とシンプラストの区別は現実には無理なので、合わせてCell-to-cell pathとも言われる。 cf. http://www.rib.okayama-u.ac.jp/MolecularPhysiology/katsuhara/waterchannel.htm) 「テイツ/ザイガー?植物生理学?第３版」 12年3月12日月曜日
- 4. 吸収は主に根毛で起こる 土壌中へ伸びた根毛は 表面積を稼ぐ 生長端以外は 水が通りにくい 「テイツ/ザイガー?植物生理学?第３版」 12年3月12日月曜日
- 5. 维管束の働き 水＆土壌の養分 木部の流れは上へ 篩部の流れは下へ 光合成産物 (この図は後に説明します) 「テイツ/ザイガー?植物生理学?第３版」 12年3月12日月曜日
- 6. 木部输送 根圧 - 液現象 - 100mまで水を引き上げる- 水分上昇の凝集力説 - 蒸散による陰圧の発生 12年3月12日月曜日
- 7. 木部の中の水の流れ(根圧) ? 木部の浸透圧が駆動力 ? 土壌に水が多く、蒸散の少ない 夜間に発生しやすい ? 蒸散があると木部は陰圧になる ので日中は根圧の影響は少ない ? 0.05～0.5MPa(1気圧≒0.1MPa) 根圧による 液現象 (葉縁に排水組織がある) 12年3月12日月曜日
- 8. 水の凝集力 ? 水を100m引き上げるには3MPaの圧力勾配 が必要 人間 ? 水は内部に気泡がない限り30MPa程度の引 張りに耐える(凝集力) ? 引っ張るための陰圧は葉で生じる(後述) 100mを超えるセコイア Plant Physiology Fifth Edition ONLINE, Essay 4.3 How Water Climbs to the Top of a 112 Meter-Tall Tree(http://5e.plantphys.net/article.php?ch=e&id=100) 12年3月12日月曜日
- 9. 水柱を保つ仕组み ? 仮道管(右)や道管(左)は並行し て存在しており、互いに接続 している ? キャビテーション(気泡の発生) が起こった場合、その部分を 避けて水が移動できる ? すべての道管がダメになる前に は新しい木部が作られている 「テイツ/ザイガー?植物生理学?第３版」 12年3月12日月曜日
- 10. 気孔は蒸散流の出口 ? クチクラからの水分損失は 5%程度で、ほとんどの水分 は気孔から出る ? 細胞壁から水が失われてい くと、水は狭い 間へ逃げ 込み、界面は湾曲する ? 水の表面張力により、湾曲 した界面は高い張力、陰圧 を生む 木部输送の駆動力 「テイツ/ザイガー?植物生理学?第３版」 12年3月12日月曜日
- 11. 木部输送のまとめ ? 水は基本的には細胞壁や細胞の間の間 を通る ? 夜は根圧の影響も見られるが、駆動力としては小さい ? 葉で水が蒸発することで、表面張力による陰圧が発生 ? 高い木では水の凝集力が水柱の破壊を防いでいる 12年3月12日月曜日
- 12. 水ストレス 水分不足への植物の応答 - 糖類の蓄積 - 根の吸水阻害 - 水が多すぎる事による水ストレス 12年3月12日月曜日
- 13. 水分不足による水ストレス ? 水分不足にさらされるとショ糖などを 蓄積して浸透圧を上げる植物がある ? 水の吸収にはあまり寄与しない*(土壌 から吸える水の量はわずかしか増えな い) ? 葉の水ポテンシャルを下げ、脱水を抑 制する効果が高いと考えられている (右図上) 水ストレスで浸透圧を調整する サトウダイコンと、ただ気孔を 閉じるだけのカウピー(ササゲ) のストレス応答の違い (*テキストの意見とは異なる) 「テイツ/ザイガー?植物生理学?第３版」 12年3月12日月曜日
- 14. 根の吸水阻害 ? 低温、嫌気的条件、呼吸阻害物質(シアン化物など)は水 の吸収を阻害する(メカニズムは不明) ? 冠水は酸欠を引き起こすので(水中では酸素がほとんど 拡散しない)、吸水阻害、根腐れ、しおれを引き起こす 水が不足する場合も多すぎる場合も 「水ストレス」と呼ぶので注意 12年3月12日月曜日
- 15. 筛部输送 篩部により輸送される物質 - アブラムシによる篩管液の採取 - 圧流説 12年3月12日月曜日
- 16. 篩部を通って輸送される物質 ? 水： もっとも多く、転流される物質が溶けている ? ショ糖：もっとも一般的で必ず含まれる(0.3～0.9Mに達すること もある) ? 窒素：アミノ酸、アミドとして輸送。グルタミン酸とアスパラ ギン酸、そのアミドが多い。 ? 無機成分：K、Mg、P、Clなどは多いが、硝酸、Ca、S、Feなどは 篩部移動しにくい ? その他：植物ホルモンやタンパク質など 12年3月12日月曜日
- 17. アリマキ(アブラムシ)による篩管液の採取 ? アブラムシの吻は確実に篩管 に差し込まれる(図B) ? CO2麻酔後にレーザーメスで切 断することで篩管液採取可能 ? 篩管液の流出は数時間も続く (修復機構を阻害？) ? 応用して圧力の測定も可能 Plant Physiology Fifth Edition ONLINE, Topic 10.3, Sampling Phloem Sap(http://5e.plantphys.net/article.php?ch=t&id=136) 12年3月12日月曜日
- 18. 圧流説による転流の説明 2. 篩管へ水が流入 1. ソースで糖を「積み込む」 圧力差により篩管液は受動的に移動 1と3ではエネルギーを使うが、 輸送のほとんどは圧力差による移動 である、という説 4. 篩管から水が流出 3. シンクで糖を「積み下ろす」 「テイツ/ザイガー?植物生理学?第３版」 12年3月12日月曜日
- 19. まとめ ? 吸水は根毛で起こる ? 木部输送は蒸散が主な駆動力で、水の凝集力が圧力を支える ? 根→葉への水の移動は細胞壁などを通る経路(アポプラスト)が主体 ? 水ストレスで糖を蓄積する植物がある ? 冠水も酸欠から水ストレスを引き起こす ? 筛部输送の中心は糖分で、窒素はアミノ酸として運ばれる ? 圧流説は筛部输送を上手く説明できる 12年3月12日月曜日
- 20. 参考文献 ? 「絵とき?植物生理学入門?改訂2版」 山本良一?櫻井直樹 共著、増田芳雄 監修 ? 「テイツ/ザイガー?植物生理学?第３版」 L.テイツ?E.ザイガー 編、西谷和彦?島崎研一郎 監訳 ? Plant Physiology Online (Fifth Edition) http://5e.plantphys.net/ 12年3月12日月曜日