พืชลำเลียงอาหารอาหารได้อย่างไร?

เมื่อกล่าวถึงการลำเลียงอาหารในพืช คำว่า อาหาร ในที่นี้หมายถึง สารอินทรีย์ต่างๆ เช่น น้ำตาลกลูโคส ซึ่งจะถูกลำเลียงผ่านเนื้อเยื่อที่เรียกว่า โฟลเอม (Pholoem) การลำเลียงสารอินทรีย์ในพืชเรียกว่า Translocation

สารอินทรีย์ที่ได้จากการสังเคราะห์แสงนั้น บางส่วนไม่ได้ถูกขนส่งไปไหน แต่จะถูกเก็บไว้ที่ใบซึ่งเป็นแหล่งสร้างพวกมันขึ้นมา ส่วนที่เหลือจะถูกขนส่งลำเลียงไปยังส่วนต่างๆของพืช ตั้งแต่ลำต้น ดอก กิ่ง และผล

เซลล์พืชส่วนมากจะเก็บอาหารไว้ในรูปแป้ง แต่แป้งเป็นสารที่มีโมเลกุลใหญ่เกินกว่าจะผ่านเยื่อหุ้มเซลล์และยากต่อการขนส่ง เซลล์พืชจะทำการเปลี่ยนแป้งให้เป็นโมเลกุลที่เล็กลงอย่างน้ำตาลซูโครสซึ่งขนส่งง่ายกว่ากันมาก

นักวิทยาศาสตร์รู้ได้อย่างไร ว่าพืชลำเลียงอาหารในรูปน้ำตาลซูโครส?

นักวิทยาศาสตร์ทำการทดลองบางอย่างทำให้พบว่าซูโครสเป็นโมเลกุลหลักๆที่ถูกขนส่งในโฟลเอม การทดลองดังกล่าวคือ การทำให้เพลี้ยอ่อน (Aphid) สลบด้วยการรมแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ขณะที่พวกมันกำลังดูดน้ำเลี้ยงจากโฟลเอมของพืช แล้วดึงเพลี้ยอ่อนออกมาจากต้นพืชแล้วศึกษาน้ำที่ไหลซึมออกมาโฟลเอมในพืชชนิดต่างๆจึงพบว่าน้ำตาลซูโครสเป็นสารอินทรีย์ส่วนมากที่พบอยู่ในนั้น

โฟลเอมประกอบไปด้วยเซลล์ 4 ประเภทได้แก่

1. ซีฟทิวบ์ (Sieve Tube) เป็นเซลล์ที่มีลักษณะยาวและเชื่อมต่อกันตลอดต้นพืช ทำหน้าที่ในการขนส่งสารอินทรีย์ในต้นพืช บริเวณปลายที่เชื่อมต่อกันมีแผ่นบางๆกั้น แต่แผ่นดังกล่าวมีรูพรุน เซลล์ชนิดนี้มีชีวิต และเมื่อเติบโตเต็มที่แล้วจะไม่มีนิวเคลียส

2. คอมพาเนียนเซลล์ (Companion Cells) เป็นเซลล์ที่ประกบข้างซีฟทิวบ์ทำหน้าที่ช่วยขนส่งสารอินทรีย์

3. โฟลเอม ไฟเบอร์(Phloem Fibre) เป็นโครงสร้างค้ำจุนท่อลำเลียงสารอินทรีย์ให้แข็งแรง

4. โฟลเอมพาแรงไคมา(Phloem parenchyma) ช่วยในการลำเลียงสารอินทรีย์และเก็บสะสมสารอินทรีย์ไว้ในรูปแป้ง โปรตีนและไขมัน

ทฤษฎีที่อธิบายการขนส่งสารอินทรีย์เรียกว่า Pressure flow Theory

กระบวนการขนส่งสารอินทรีย์นั้นเกิดจากความดันภายในโฟลเอมซึ่งมีค่าสูงมากกว่าความดันอากาศในยางรถยนต์ถึง 5 เท่า การขนส่งสารอินทรีย์เริ่มต้นที่การสร้างความดันเพื่อ ผลักดัน สารอินทรีย์ เข้าสู่ คอมพาเนียนเซลล์ แล้วจึงส่งต่อให้กับซีฟทิวบ์ซึ่งต้องเป็นกระบวนการที่ต้องใช้พลังงาน

เมื่อสารอินทรีย์ในซีฟทิวบ์มีความเข้มขึ้นสูงขึ้นจะทำให้น้ำที่อยู่รอบๆไหลเข้าไปด้วยกระบวนการออสโมซิสส่งผลให้ภายในบริเวณนั้นมีความดันสูงขึ้นและผนังของซีฟทิวบ์ถูกดันจนเต่ง แรงดันนี้เองที่จะผลักให้สารอินทรีย์เคลื่อนที่ผ่านซีฟทิวบ์สู่บริเวณที่มันต้องไป ระหว่างที่เคลื่อนที่ความดันจะค่อยๆลดลงจนกระทั่งถึงที่หมายในที่สุด