植物の葉で合成された栄養が果実に運ばれる原理は？

質問

葉で合成された栄養が、果実に輸送される原理は何ですか？篩管が輸送管みたいですが、輸送エンジンは何ですか？多数の果実に均等に分配する制御装置、つまり、動物の神経・脳みたいな部分があるのですか？植物の根・幹・枝・葉の方向に、水分やミネラルを吸い上げるのは、多数の葉による蒸散作用で均等に生じるイメージは得られます。また、導管と呼ばれるようですが、これは生長段階から均等に構造配置されそうなイメージです。しかし、果実の栄養分の輸送は、果実のでき方次第で変わるはずです。導管の成長と同時に、篩管が配置・形成されるのも考えにくいのでは？

回答No.2

suiran2 · ベストアンサー

植物は篩管を通して栄養を送ります。これを篩管転流(師部転流)と言いますが、一般の植物はその栄養がショ糖ですからショ糖転流(スクロース転流)と呼ばれます。この転流は導管のような一方に流れるのではなく、上下どちらにも流れます。

葉は光合成でブドウ糖(グルコース)を合成しますが、これをさらにショ糖に合成します。このショ糖が主に夜間等にスクローストランスポーターと言ったポンプで篩管に分泌されます。このようにショ糖を篩管に供給する器官をソース器官と呼びます。ソース器官の篩管はショ糖を沢山含みますから浸透圧が高くなり、周りの細胞から水を吸って圧力が上昇します。

芋や果実はショ糖を供給される側でシンク器官と呼ばれます。このシンク器官はソース器官の反対でシンク器官の篩管はショ糖を取り込んでシンク器官に輸送します。ですからシンク器官内の篩管は浸透圧が低くなり、水が周りの細胞に吸われて圧力が減じます。

この両者の変化が篩管内に圧力差を生み出しますから、ソース器官からシンク器官へと篩管内の水が移動し、その流れに乗ってショ糖が運ばれることになります。つまり上とか下は関係ありません。

ショ糖転流の原動力はスクローストランスポーターと呼ばれるポンプです。このポンプは当然エネルギーを必要とします。ですから導管と違い、篩管は生細胞なのです。死んでしまうとショ糖転流は起こらなくなります。

果実といえども導管も篩管もあります。果実には何か筋のようなものがありますよね。あれが導管と篩管です。

お礼

ｓｕｉｒａｎ２さん、有難うございました。篩管の離れた場所に『2箇所の特殊領域（ａ＋ｂ）』があり、「1箇所はショ糖の流入領域（ａ＝ソース領域＝光合成工場の、葉の部分）」で、「もう1箇所はショ糖の流出領域（ｂ＝シンク領域＝ショ糖や澱粉の蓄積倉庫の、果実や芋の部分）」というわけですね。2箇所の特殊領域では、「ポンプ機能（エネルギーを消費する動力＝トランスポーター）が稼動して、篩管内へのショ糖の流入と流出を実現」し、「ポンプ機能は、篩管の構成細胞である生細胞が担当する」という具合に理解しました。また、「篩管の内部の溶液の流れ」は、これらの「2箇所の領域（ショ糖の流入ａと流出ｂ）における浸透圧の差」によって生じるので、「上下の、何れの方向にも生じる」というわけです。植物でも、やはり、ＡＴＰなのですかね？また、植物では、これらの遺伝子が特定されているのでしょうね？

回答No.3

suiran2

エネルギーは間接的ですが当然ATPです。遺伝子はナズナの研究が一番進んでいるのですが20種ほどの遺伝子があることが知られています。

回答No.1

noname#160321

>導管の成長と同時に、篩管が配置・形成されるのも考えにくい
どうしてですか？
両者は一体でその間に形成層が存在し、形成層から両者が同時に分化します。
動物を考えた場合、動脈だけで静脈もリンパ管もない臓器や器官が生じたら鬱血を起こしてしまいますよ。

お礼

質問の表現が舌足らず？水分は、根から葉の方に、下から上に移動しますが、栄養素は、葉の側から根の方向に、上から下側に移動するイメージです。果実は、葉よりも根側の小枝にあり、イモ類では、葉から根まで栄養素が移動するイメージです。多分、水分の移動につれて、溶けた栄養素も移動するのでしょうが、上から下側に水分が移動するための動力原理が知りたいのです。下から上側へは、蒸散引力で、引き上げられるとしても、その逆方向に水分を引き寄せる動力は何か、という内容です。心臓のようなポンプが無いし、赤血球のように栄養を運ぶ細胞もなく、管の構成細胞に、蠕動運動や繊毛運動があるのでもないようだし、細胞増殖の体積増加に伴う毛細管の長さを伸ばして水を引き寄せるぐらいしかない？あるいは、篩の名にヒントがあり、管を形成する細胞自身が、栄養素を取り込み、リレーのように、隣の細胞に移してゆく？