Aufnahme und Translocation von anorganischen Ionen und organischen Molekülen

Zusammenfassung

Obwohl auch die Blätter der höheren Landpflanze in begrenztem Umfang Stoffe durch ihre Oberfläche aufnehmen können, ist die Zufuhr von Ionen und Wasser normalerweise auf die Wurzel beschränkt. Dieses Organ ist morphologisch, histologisch und physiologisch hochgradig auf die Aufgabe spezialisiert, auch unter ungünstigen Bedingungen (Trockenheit, Nährstoff-armut) dem Boden ein Maximum an Wasser und gelösten Ionen (Nährelementen) zu entziehen und für den wachsenden Sproß zur Verfügung zu stellen. Der Transport der Ionenlösung von den Wurzelhaaren bis hin zum Zentralzylinder erfolgt teilweise im Apoplasten (Zellwandraum) und teil-weise im Symplasten (Gesamtheit der mit Plasmodesmen verbundenen Pro-toplasten), so daß an bestimmten Stellen Membranen durchquert werden müssen, an denen durch Transportkatalysatoren (carrier) Ionen selektiv zurückgehalten oder angereichert werden können. Diese Ionen-carrier arbei-ten entweder passiv (ohne Energieaufwand) oder aktiv (mit Energieaufwand, „Ionenpumpen“). Zur Erzeugung eines elektrochemischen Potentials an der Membran sind vor allem H ⁺ -transportierende ATPasen (Protonenpumpen) von entscheidender Bedeutung. Die durch Protonenpumpen erzeugten Verschiebungen der H ⁺ -Konzentration (Protonengradienten) können an günstigen Objekten direkt mit der pH-Elektrode gemessen werden. Die im Cortex der Wurzel aus der ursprünglichen Bodenlösung hergestellte „Nährlösung“wird in den Zentralzylinder sezerniert und in den toten Gefäßsträngen des Xylems zu den Orten des Verbrauchs im Sproß transportiert, wobei die Transpiration im Wasserpotentialgradienten zwischen Boden und Atmosphäre den wesentlichen Anteil der hierfür benötigten Energie liefert.