Dass Nährstoffe von den Wurzeln aufgenommen und Blätter, Triebe und Früchte damit versorgt werden, ist essenziell für das Überleben einer Pflanze. Aber wie genau können die Nährstoffe innerhalb der Pflanze dahin transportiert werden, wo sie gebraucht werden? Als Erstes erfolgt der Kurzstreckentransport von der Wurzeloberfläche in die Wurzel hinein bis hin zum Zentralzylinder, also der Mitte der Wurzel, von wo die Nährstoffe dann in die einzelnen Pflanzenteile gelangen. Dies geschieht durch den Langstreckentransport. In diesem Artikel erläutern wir, wie genau dies funktioniert.
Wie gelangen Nährstoffe in die Wurzel?
Der Kurzstreckentransport von Wurzeloberfläche hin zum Inneren der Wurzel, dem Zentralzylinder, kann durch zwei Transportwege erfolgen. Bei beiden Wegen wird die Nährstoffversorgung aktiv von Transportproteinen gesteuert.
Was ist der symplastische Transportweg?
Der symplastische Nährstofftransport beschreibt den Transport von Zelle zu Zelle über Plasmodesmen, welches kleine Tunnel aus Cytoplasma sind, die Zellwände miteinander verbinden. Dies geschieht, da der osmotische Wert von der Rhizodermis bis zur Endodermis zunimmt. Der Transport kann reguliert werden.
Was ist der apoplastische Transportweg?
Der apoplastische Nährstofftransport erfolgt durch wassergefüllte Transportwege bis zur Endodermis. Dabei dringen Wasser und die darin gelösten Nährstoffe in das Netzwerk der Zellwände ein, wo diese aufgesaugt werden. Der Transport ist nicht regulierbar.
Wann wird welcher Transportweg in die Wurzel genutzt?
Sind nicht viele Nährstoffe für die Pflanze vorhanden, so wird der symplastische Weg bevorzugt. Hierbei können die Wurzeln zuerst mit Stickstoff versorgt werden. Sind Nährstoffe in großer Menge im Boden vorhanden und somit die Wurzeln gut versorgt, wird der apoplastische Transport genutzt, da so Nährstoffe schneller in Richtung der Triebe und Blätter gelangen.
Wie gelangen die Nährstoffe in die Pflanzenteile?
Wenn die Nährstoffe im Zentralzylinder der Pflanze angekommen sind, beginnt der Langstreckentransport hin zu den Trieben, Blättern und anderen oberirdischen Pflanzenteilen wie Blüten oder Früchte. Dieser kann über das Phloem oder Xylem erfolgen. Dies sind Leitgewebe, die alle Pflanzenorgane durchziehen und somit die Wege innerhalb der Pflanze darstellen. Der Langstrecktransport von Wasser und dem darin gelösten Mineralien ist kein aktiver Prozess, sondern beruht auf Adhäsion und Kohäsion.
Was ist das Xylem?
Das Xylem ist ein holziges Leitgewebe, in dem vorwiegend Wasser und darin gelöste Nährstoffe transportiert werden. Der Transport erfolgt nur von der Wurzel hoch zu den Trieben, Blättern und anderen oberirdischen Pflanzenteilen. Das Xylem ist auch an der Fernsignalisierung als Reaktion auf Krankheitserreger oder Umweltstress beteilig. Der Xylemsaft enthält Proteine einschließlich metabolischer Enzyme, stressbezogener Proteine und Signaltransduktionsproteine. Treiber des Xylemtransports sind osmotischer Druck, die Kapillarität in den Xylemgefäßen und Transpiration.
Was ist das Phloem?
Das Phloem ist lebendes Gewebe, was auch Siebteil genannt wird. Es transportiert größtenteils organische Substanzen wie Zucker in Richtung vom Ort der Aufnahme zu dem Ort der Verwendung und Speicherung. Bei der Photosynthese beispielsweise vom Blatt zur Wurzel. Es besteht aus sogenannten Siebröhren, welche gemeinsam mit Geleitzellen das Phloem mit dem umgebenden Gewebe verbinden. So gelangen die organischen Substanzen in die Pflanzenteile.
Was sind mobile und immobile Nährstoffe?
Unter mobilen Nährstoffen versteht man Nährstoffe, die im Phloem und Xylem mobil sind und somit nach Bedarf von einem Pflanzenorgan ins andere transportiert werden können. Dazu gehören Stickstoff (N), Phosphor (P), Kalium (K), Chlor (Cl) und Magnesium (Mg). Bei einem Mangel an diesen Nährstoffen kommt es als erstes bei den älteren Blättern zu Symptomen, beispielsweise gelben Blättern, da die Nährstoffe von den älteren zu den jüngeren transportiert werden, wenn der Boden nichtmehr genug hergibt. Nur teilweise mobile oder immobile Nährstoffe sind nur im Xylem mobil, können also bei Bedarf nichtmehr innerhalb der Pflanze in andere Bereiche transportiert werden. Dazu gehören Zink (Z), Molybdän (Mo), Mangan (Mn), Calcium (Ca), Schwefel (S), Eisen (Fe), Bor (B) und Kupfer (Cu). Kommt es zu einem Mangel bei diesen Nährstoffen, so sieht man die Mangelerscheinungen zuerst an den jungen Blättern.
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