Для живлення рослин необхідні не тільки вуглеводи, що утворюються при фотосинтезі, а й деякі мінеральні речовини. Для чого потрібні ці елементи, зазначено в таблиці. У вищих рослин мінеральні речовини з грунту або навколишньоговоди поглинають корні1. Максимальне поглинання відбувається в зоні кореневих волосків. Участь у цьому процесі мікоризи обговорюється в статті.

Щоб зрозуміти механізм поглинання та транспорту мінеральних іонів, Необхідно пам'ятати наступне.

1. Мінеральні елементи, Необхідні рослині, входять до складу солей. У водному розчині молекули солей дисоціюють іутворюються іони вільно пересуваються.

2. Іони здатні перетинати клітинні мембрани різними шляхами. Один з них - активний транспорт. Він вимагає витрат енергії у формі АТФ, що утворюється в процесі дихання і може вести до переміщення іонів проти градієнта їх концентрації (розд. 5.9.8).

3. Всередину кореня від його епідермісу поширюється безперервна система клітиннихстінок - апопласту. Вода і будь-які розчинені в ній речовини вільно проникають в цю систему з грунту.

На малюнку наведено графік поглинання іонів калію молодими корінням злаків, попередньо відмитими чистою водою. Через 90 хв до розчинів додавали інгібітор дихання - ціанід калію.

Малюнок показує, що поглинання іонів чітко поділяється на дві фази. Перша триває приблизно 10-20 хв. Поглинання в цей період йде відносно швидко. Іони калію, стикаючись з епідермісом кореня, проникають в клітинні стінки і рухаються вглиб через апопласту за механізмом або об'ємного потоку, забезпечуваному транспірацією, або дифузії. Можна бачити, що ця фаза відносно незалежна від температури, оскільки швидкість поглинання приблизно однакова і при 25 і при 0 ° С. Мова йде про пасивне процесі.

Друга фаза залежить від температури і не спостерігається при 0 ° С, коли інтенсивність метаболізму та дихання дуже низька. Інгібування поглинання К-іонів ціаністим калієм свідчить про те, що цей процес залежить саме від дихання. Під час другої фази іони калію надходять в клітини кореня через плазма-лему шляхом активного транспорту.

Схожі результати можна отримати і на ізольованих тканинах. Зазвичай в таких дослідах використовуються запасають органи рослин, наприклад коренеплід моркви. Дані, наведені на малюнку, підтверджують, що поглинання іонів залежить від дихання і пригнічується ціанідом калію.

Отже, надходження іонів в корінь забезпечують два процеси: 1) пасивне надходження, коли іони рухаються за рахунок об'ємного потоку і дифузії через апопласту, 2) активний транспорт, при якому іони переносяться в клітини проти градієнта їх концентрації за рахунок енергії, що генерується при диханні.

Активний транспорт - Процес виборчий і залежить від дихання, а дифузія невибіркову і енерговитрат не вимагає. У результаті пасивного поглинання всі клітини первинної кори кореня омиваються розчином, подібним по складу з грунтовим. Так створюється велика поверхню для поглинання іонів.

Іони, пересуваючись по апопласту, доходять тільки до ендодерми, де подальше їх просування блокують пояски Каспарі. Перетнути цей бар'єр іони можуть шляхом дифузії або шляхом активного транспорту через плазмалемми ендодермальних клітин і потрапляючи в їх цитоплазму і, можливо, в вакуолі. Таким способом рослина контролює, які мінеральні речовини зрештою потрапляють в ксилему.

Іони можуть переміщатися і по симпласти. Потрапивши в цитоплазму однієї клітини, вони будуть просуватися далі по плазмодесмам, не перетинаючи мембран. Безперервний сімпластний шлях йде від кореневих волосків до самої ксилеми. На малюнку показані всі можливі шляхи транспорту іонів всередині кореня.

Кінцевий етап пересування мінеральних солей по кореню - вивільнення іонів в ксилему. Для цього їм рано чи пізно треба залишити цитоплазму клітин через плазмалемми. Це відбувається або шляхом дифузії, або за рахунок активного транспорту.