Phloem

In Gefäßpflanzen (alle Pflanzen außer Moosen und ihren Verwandten) ist Phloem das lebende Gewebe, das Zucker und organische Nährstoffe durch die Pflanze transportiert. Die andere Art von Transportgewebe in Pflanzen, Xylem, transportiert Wasser. Bei Bäumen bilden das Phloem und andere Gewebe die Rinde, daher der Name, der vom griechischen Wort für „Rinde“ abgeleitet ist.

Im Allgemeinen wird eine Analogie zwischen dem Gefäßsystem und dem Saft von Pflanzen gezogen Blutgefäße und Blut des menschlichen Körpers. Ähnlich wie das Netzwerk von Venen und Arterien besteht das Phloem und Xylem einer Gefäßpflanze aus einem ausgedehnten Netzwerk von Röhren, die essentielle Flüssigkeiten von einem Teil einer Pflanze in einen anderen Bereich transportieren. Diese Ansicht stimmt auch mit dem theologischen Konzept überein, dass Menschen „Mikrokosmen der Schöpfung“ sind (Burns 2006) und die Struktur, Elemente und Qualitäten des Makrokosmos einschließen.

Struktur

Sap Die wässrige Flüssigkeit mit gelösten Substanzen, die durch Gefäßgewebe (sowohl Xylem als auch Phloem) wandert, wird in länglichen Röhrchen, sogenannten Siebrohren, durch Ketten lebender Zellen, die als Siebrohrelemente bezeichnet werden, durch Phloem transportiert. Den Siebrohrzellen fehlen ein Kern, Ribosomen und eine ausgeprägte Vakuole. Bei Angiospermen befinden sich an der Endwand von Siebrohrelementen Poren, sogenannte Siebplatten, durch die Phloemsaft fließt.

Neben jedem Siebrohrelement befindet sich eine Begleitzelle, die mit Siebrohrzellen verbunden ist durch viele Kanäle oder Plasmodesmen in der Zellwand. Begleitzellen erfüllen alle zellulären Funktionen eines Siebrohrelements, und der Kern und die Ribosomen einer Begleitzelle können eine oder mehrere benachbarte Siebrohrzellen bedienen.

Zusätzlich zu typischen Phloemelementen, Fasern, Skleriden (kleine Bündel von Stützgewebe in Pflanzen, die dauerhafte Schichten bilden) und Eiweißzellen (ähnlich in der Funktion von Begleitzellen und in Gymnospermen gefunden) können auch im Phloem gefunden werden.

Funktion

Im Gegensatz zu Xylem, das hauptsächlich aus toten Zellen besteht, besteht das Phloem aus lebenden Zellen, die Saft transportieren. Phloemsaft ist reich an Zucker und wird in photosynthetischen Bereichen der Pflanze hergestellt. Der Zucker wird zu nicht-photosynthetischen Pflanzenteilen wie den Wurzeln oder in Speicherstrukturen wie Knollen oder Zwiebeln transportiert.

Die Bewegung im Phloem ist variabel, während die Bewegung in Xylemzellen unidirektional ist ( nach oben). Der Massenstrom bewegt den Phloemsaft durch Druck von einer Zuckerquelle zur Zuckersenke. Eine Zuckerquelle ist ein Teil der Pflanze, der durch Photosynthese Zucker produziert oder Zucker durch Abbau von Stärke freisetzt. Blätter sind die Hauptzuckerquelle. Zuckerspülen sind Speicherorgane, die Wasser oder Zucker verbrauchen. Die Entwicklung von samenhaltigen Organen (wie Obst) ist immer eine Senke. Speicherorgane, einschließlich Knollen und Zwiebeln, können je nach Jahreszeit eine Quelle oder eine Senke sein. Während der Wachstumsphase der Pflanze, normalerweise im Frühjahr, brechen die Speicherorgane zusammen und liefern Zucker für die Senken in den vielen Anbaugebieten der Pflanze. Nach der Wachstumsphase speichern Speicherorgane Kohlenhydrate und werden zu Senken. Aufgrund dieser multidirektionalen Strömung, verbunden mit der Tatsache, dass sich der Saft nicht leicht zwischen benachbarten Siebröhren bewegen kann, ist es nicht ungewöhnlich, dass der Saft in benachbarten Siebrohren in entgegengesetzte Richtungen fließt.

1930 Der deutsche Pflanzenphysiologe Ernst Munch schlug die Druckflusshypothese vor, um den Mechanismus der Phloemtranslokation (den Transport von Lebensmitteln in einer Pflanze durch Phloem) zu erklären. Dieser Prozess wird durch einen Prozess erreicht, der als Phloem-Laden an einer Quelle und Entladen an einer Senke bezeichnet wird und einen Druckgradienten verursacht, der den Inhalt des Phloems von Quelle zu Senke in den Siebrohren nach oben oder unten treibt. In Blättern befinden sich die Zuckerquelle, das Xylem und das Phloem in der Nähe des photosynthetischen Gewebes, das dem Xylem Wasser entnimmt und durch aktiven Transport Zucker (und andere Produkte der Photosynthese) in das Phloem lädt, um es zur Spüle zu transportieren . Während sich die organischen Nährstoffe im Phloem ansammeln, gelangt Wasser durch Osmose in das Siebrohrelement und erzeugt einen Druck, der den Saft nach unten oder oben drückt. In der Spüle ist die Konzentration an freiem Zucker geringer als im Siebrohr. Dieser Gradient der Zuckerkonzentration bewirkt, dass Zellen gelöste Stoffe aktiv aus den Siebrohrelementen in das Sinkgewebe transportieren. Wasser folgt durch Osmose, wobei der Gradient beibehalten wird.

Die Bewegung des Safts durch das Phloem wird durch positive hydrostatische Drücke angetrieben; Der Transport von Wasser und Mineralien durch das Xylem wird die meiste Zeit durch Unterdrücke (Spannung) gesteuert.

Organische Moleküle wie Zucker, Aminosäuren, bestimmte Hormone und sogar Messenger-RNAs (mRNAs) werden in transportiert das Phloem durch Siebrohrelemente.

Herkunft

Phloemzellen sind meristematischen Ursprungs. Ein Meristem ist ein Gewebe in Pflanzen, das aus undifferenzierten Zellen (meristematischen Zellen) besteht und sich in Zonen der Pflanze befindet, in denen Wachstum stattfinden kann: Wurzeln und Sprosse. Phloem wird in Phasen hergestellt.Primäres und sekundäres Wachstum finden gleichzeitig in verschiedenen Teilen des Stiels statt.

Das primäre Phloem wird durch das apikale Meristem festgelegt, das darauf abzielt, den Stiel zu verlängern. Meristematische Zellen teilen sich in Längsrichtung und dehnen sich dann aus und differenzieren sich in Siebelemente und Begleitzellen.

Der Umfang oder Durchmesser von Stielen und Wurzeln nimmt durch sekundäres Wachstum zu, das bei allen Gymnospermen und den meisten Dikotylenarten unter Angiospermen auftritt. Das sekundäre Phloem wird vom Gefäßkambium abgelegt, einem kontinuierlichen Zylinder aus meristematischen Zellen, der das sekundäre Gefäßgewebe bildet. Das Gefäßkambium bildet sich in einer Schicht zwischen dem primären Phloem und dem primären Xylem, wodurch innen sekundäres Xylem und außen sekundäres Phloem entstehen. Jedes Mal, wenn sich eine Kambiumzelle teilt, bleibt eine Tochterzelle eine Kambiumzelle, während die andere entweder in eine Phloem- oder eine Xylemzelle differenziert. Kambiumzellen führen während des Sekundärwachstums zu sekundärem Phloem im Inneren der etablierten Schicht (en) des Phloems.

Ein Querschnitt eines Stammes nach dem sekundären Wachstum würde konzentrische Markkreise (das Zentrum) zeigen. primäres Xylem, sekundäres Xylem, Gefäßkambium, sekundäres Phloem, primäres Phloem, Korkkambium, Kork und Periderm (die äußerste Schicht). Rinde besteht aus Geweben außerhalb des Gefäßkambiums.

Nur das jüngste sekundäre Phloem ist am Safttransport beteiligt. Mit der Zeit stirbt das ältere sekundäre Phloem ab und schützt den Stamm, bis er während der späteren sekundären Wachstumssaison als Teil der Rinde abgestreift wird. Der Durchmesser des Baumes nimmt zu, wenn Schichten von Xylem hinzugefügt werden, wodurch Holz erzeugt wird.

Verwendung in der Ernährung

Phloem von Kiefern wurde in Finnland in Zeiten der Hungersnot als Ersatznahrung verwendet. und selbst in guten Jahren im Nordosten, wo Phloemvorräte aus früheren Jahren dazu beitrugen, den Hunger in der großen Hungersnot der 1860er Jahre etwas zu bekämpfen. Phloem wird getrocknet und zu Mehl gemahlen (Pettu auf Finnisch) und mit Roggen gemischt, um eine harte Dunkelheit zu bilden Brot (Vanharanta 2002). Seit den späten 1990er Jahren ist Pettu wieder als Kuriosität erhältlich, und einige haben gesundheitliche Vorteile geltend gemacht (Mursu 2005; Vanharanta 1999).

Obwohl das Phloem der Hauptweg ist Für die Bewegung von Zucker vom Blatt zu anderen Pflanzenteilen stammt Ahornsaft, der zur Herstellung von Ahornsirup verwendet wird, tatsächlich aus dem Xylem, nicht aus dem Phloem. (Siehe Xylem.)

Gürteln

Da Phloemröhrchen bei den meisten Pflanzen an der Außenseite des Xylems sitzen, kann ein Baum oder eine andere Pflanze durch Abziehen der Stange effektiv getötet werden k in einem Ring am Stamm oder Stiel. Wenn das Phloem zerstört ist, können Nährstoffe die Wurzeln nicht erreichen und der Baum / die Pflanze stirbt ab. Bäume in Gebieten mit Tieren wie Bibern sind anfällig. Die Biber kauen die Rinde in ziemlich genauer Höhe ab. Dieser Prozess ist als Gürteln bekannt und wird in landwirtschaftlichen Zwecken eingesetzt. Zum Beispiel werden enorme Früchte und Gemüse, die auf Messen und Karnevalen zu sehen sind, durch Gürteln hergestellt. Ein Landwirt würde einen Gürtel an der Basis eines großen Zweigs platzieren und alle bis auf ein Obst / Gemüse von diesem Zweig entfernen. Somit haben alle Zucker, die von Blättern auf diesem Zweig hergestellt werden, keine Senken, sondern nur das eine Obst / Gemüse, das sich somit auf ein Vielfaches der normalen Größe ausdehnt.

Siehe auch

• Xylem