探索生命《生物學》136
Water Always Moves Down
Its Concentration Gradient as It Goes From the Soil to the Xylem and Upward to
the Leaves
Concert du Nouvel An 2012 - Soirée de Gala - Réveillon autour de
Verdi
1.
水和礦物質有二種途徑從外界穿越根進入中柱，分別是共質體路徑symplastic
pathways和非原生質體路徑apoplastic pathways。
圖說：下圖上半部為根的剖面構造，下半部吸收水分的路徑。水從土壤流進中柱的藍色路徑為共質體路徑，水從土壤流進中柱的桃紅色路徑為非原生質體路徑。
2.
一群彼此靠近的植物細胞，藉由原生質絲plasmodesmata互相交流細胞質，形成一個連續系統，稱為共質體symplast。水可經由根表皮細胞進入皮層，通過共質體系統，從某個皮層細胞轉移到下一個皮層細胞。
3.
表皮細胞溶解物質的濃度，通常比土壤水溶解物質的濃度高；土壤水的溶質是比較稀釋的。由於細胞內的滲透濃度，高於細胞外的環境，因此周遭的水會穿越細胞膜進入細胞。
4.
一旦水與溶解的物質進入表皮細胞，它們便可經由原生質絲轉移到其他細胞，毋需穿越細胞膜。水分能夠經由共質體系統，持續地穿越根的皮層細胞，抵達中柱。
5.
因為中柱內含物質的濃度，高於皮層細胞，因此中柱的滲透濃度高於皮層（水會從皮層流往中柱）。植物的根吸收水分時，會將土壤水中的「離子」，主動運輸到根的表皮與皮層細胞，因此根能夠一直維持，「根的物質濃度，高於土壤」的濃度梯度。
6.
「離子」是主動運輸進入根的，經由共質體系統，在皮層細胞間的移動，直到穿越內皮層細胞，進入中柱為止。內皮層的卡式帶能防止離子，從中柱擴散回皮層。
7.
水則是被動地滲透進根；水沿著濃度梯度移動，從「水的濃度高」的外皮與皮層，移往「水的濃度低」的中柱。水一旦進入中柱，水和溶質就進入木質部傳輸系統，輸送到植物體的其他部分。
8.
木質部細胞形成連續性的路徑，將水和溶解的礦物質，從根，通過莖幹，輸送到葉片。水沿著濃度梯度穿越葉肉細胞間隙，最後通過氣孔，逸散到外界環境。
9.
水從氣孔蒸發的拉力，沿著木質部傳導到根部，使根得以持續吸收水分。
10.
非原生質體，提供另一個、也許是更重要的養分流到中柱的途徑。水分子與溶解的離子，能夠不穿越細胞膜或進入細胞，而流過表皮與皮層細胞。
11.
這不僅是因為皮層細胞十分疏鬆，細胞間存在許多空隙，也因為皮層細胞的細胞壁是有孔隙的，不同細胞的細胞壁之間有連通孔，能使水分自由地穿越細胞壁。
12.
整個植物體都是連通的系統，這個連通各細胞的網絡，由細胞壁上的洞孔和細胞間隙組成，稱為非原生質體系apoplast。但非原生質體聯絡網被內皮
endodermis阻擋中斷。
13.
水沒辦法穿越內皮層之間的間隙，因為內皮細胞有卡氏帶形成阻隔水的障壁，卡氏帶阻止水和溶質，經由細胞間空隙和細胞壁上的洞隙，在不同細胞間穿梭流動。
14.
最終，所有的溶質與水都必須穿越活的內皮細胞，才能進入維管束循環系統。水能夠自由地穿越皮層與內皮到木質部，而礦物質的進入則受到內皮的控制。內皮細胞與旁邊的韌皮細胞的細胞膜，控制一切要流到中柱的溶質。
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翻譯編寫 Carol H. McFadden and William T. Keeton 《Biology》；圖片來源／Elements.geoscienceworld、Abenagh.pbworks.com
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