การลำเลียงอาหารและสารอาหารของพืช

อาหารของพืช

คือ สารเคมีกลุ่มน้ำตาลที่พืชสร้างขึ้นจากใบ

การลำเลียงอาหารของพืชนั้นแตกต่างจากการลำเลียงน้ำ คือ

การลำเลียงอาหารจะลำเลียงผ่าน Phloem ไม่ผ่าน Xylem เรียกว่า Phloem translocation
การลำเลียงอาหารจะสามารถควบคุมทิศทางได้ เช่น
จากแหล่งสร้างอาหาร (Source cell) ที่มีความเข้มข้นสูง เช่น ใบ ไปยังที่เก็บอาหาร (Sink cell) ที่มีความ
เข้มข้นของอาหารต่ำกว่า เช่น รากพืช หรือ ผล เป็นต้น

กลไกการลำเลียงสารที่เกิดใน Phloem นั้นเกิดจากการที่ Source cell ลำเลียงน้ำตาล
Phloem leading คือ การลำเลียงน้ำตาลจาก Mesophyll cell สู่ Companion cell และ Sieve tube member ตามลำดับ เป็นกระบวนการ Active transport (ใช้ ATP) ทำให้ความเข้มข้นภายใน Sieve tube member เพิ่มสูงมากขึ้น จึงเกิดการ Osmosis ของน้ำจาก Vessel member เข้ามา ทำให้เกิดแรงดันภายใน Sieve tube เพิ่มสูงขึ้นและผลักดันทั้งน้ำและน้ำตาลไปยัง Sink cell ได้ เมื่อถึง Sink cell ที่มีความเข้มข้นของน้ำตาลต่ำกว่า ก็มีการลำเลียงน้ำตาล ที่เรียกว่า Phloem unloading เป็นการลำเลียงแบบ Active transport เช่นกัน เรียกแนวคิดนี้ว่า Pressure-flow hypothesis ดังรูป

สารอาหารของพืช

คือ สารอนินทรีย์ต่าง ๆ ที่พืชนำเข้ามาเพื่อใช้ในกระบวนการทำงานต่าง ๆ แบ่งได้เป็น

ต้องการในปริมาณมาก ได้แก่ C H O N P K Ca Mg และ S
ต้องการในปริมาณน้อย ได้แก่ B Fe Cu Zn Mn Cl และ Ni

โดยนักวิทยาศาสตร์ได้ใช้เกณฑ์ในการแบ่ง คือ

เมื่อขาดสารอาหารเหล่านี้แล้วพืชจะไม่สามารถดำรงชีวิตได้ตามปกติ อาจไม่สามารถเกิดกระบวนบางอย่างได้ เช่น การสร้างราก ใบ ดอก หรือผล
มีความต้องการธาตุเหล่านั้นอย่างเจาะจง ไม่สามารถหาสิ่งอื่นมาทดแทนได้
สารเหล่านั้นจำเป็นต่อการเมตาบอลิซึมหรือ
การเจริญเติบโตโดยตรง

หรือ แบ่งตามบทบาทการทำงานทางสรีรวิทยา

ธาตุที่เป็นองค์ประกอบของโครงสร้างของพืช เช่น C H O N P
ธาตุที่มีบทบาทในการสร้างความแข็งแรงให้กับพืช เช่น โบรอน หรือ ซิลิกอน
ธาตุที่ทำงานในรูปไอออนที่ทำหน้าที่ในการควบคุมแรงดันต่าง ๆ ในเซลล์พืช เช่น แรงดันเต่งในเซลล์คุมเพื่อเปิด ปิดปากใบ ได้แก่ธาตุ โพแทสเซียม
ธาตุที่ทำงานร่วมกับเอนไซม์ เช่น แมงกานีส ที่มีหน้าที่ช่วยกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง หรือ เหล็กและทองแดง เป็นส่วนประกอบของโปรตีนในกระบวนการส่งต่อ Electron

ความผิดปกติเมื่อพืชขาดสารอาหาร

ถ้าพืชขาดสารอาหารจะก่อให้เกิดความผิดปกติขึ้นกับพืชแบ่งได้ 2 ประเภท คือ

ขาดสารอาหารกลุ่มที่สามารถขนส่งไปมาในเซลล์ได้ (Mobile element) เมื่อพืชขาดสารอาหารเหล่านี้จะเกิดอาการผิดปกติที่ใบแก่ก่อน เพราะสารอาหารส่วนใหญ่ถูกลำเลียงไปให้ใบอ่อน เช่น การขาด N จะทำให้ใบพืชเหลืองทั้งใบ
ขาดสารอาหารที่ไม่สามารถขนส่งไปมาในเซลล์ได้ (Immobile element) เมื่อพืชขาดสารอาหารเหล่านี้อาการจะแสดงที่ใบอ่อนก่อน เพราะสารอาหารเหล่านี้ไม่สามารถขนส่งไปยังใบอ่อนได้ เช่น ขาดธาตุเหล็ก ทำให้ใบอ่อนมีสีเหลืองบริเวณแผ่นใบ แต่เส้นใบยังเขียว

อาการผิดปกติของพืชที่ขาดแร่ธาตุต่าง ๆ ดังตาราง

แร่ ธาตุ	หน้าที่ใน เซลล์พืช	อาการเมื่อขาด	อาการเมื่อ ได้รับเกิน
N	องค์ประกอบของ โปรตีน คลอโรฟิล กรดอะมิโน ฮอร์โมน ATP	ใบเหลืองทั้งใบ เริ่มจากใบแก่ก่อน ลำต้นแคระแกร็น	ใบเขียวเข้มมาก มีจำนวนใบ มากกว่าปกติ ลำต้นเติบโต มากกว่าราก
K	ควบคุมแรงดัน ออสโมซิส รักษาสมดุลประจุ ในเซลล์ กระตุ้น การทำงาน เอนไซม์ต่าง ๆ คุมการสังเคราะห์ และเคลื่อนย้าย แป้ง	ใบเหลือง ขอบและปลายใบ ไหม้ เนื้อเยื่อใบ ตายเป็นจุด ๆ เริ่มจากใบแก่
P	องค์ประกอบของ ATP และ DNA	เจริญเติบโตช้า ใบเขียวเข้ม ก้านใบอาจมี สีแดงหรือม่วง	ใบอ่อนมีสีเหลือง ระหว่างเส้นใบ แต่เส้นใบเขียว เนื้อเยื่อใบตาย ขอบใบไหม้
Ca	องค์ประกอบ ผนังเซลล์ กระตุ้น การทำงาน เอนไซม์	เนื้อเยื่อเจริญ ปลายยอดและ ปลายรากตาย ใบอ่อนหงิกงอ ปลายใบขอบใบ เหี่ยว
Mg	องค์ประกอบของ คลอโรฟิลด์ เป็น co-enzyme	ใบเหลืองระหว่าง เส้นใบ เกิดกับใบ แก่ก่อน มีจุดสีแดงบนใบ ปลายและขอบใบ ม้วนเป็นรูปถ้วย
S	องค์ประกอบ ของกรดอะมิโน บางชนิด ช่วย กระบวนการ สังเคราะห์ด้วยแสง	ใบเหลืองทั้งใบ เกิดกับใบอ่อน ก่อน หรือเกิด ทั้งต้น	ทำให้คลอโรฟิลด์ เสียสภาพ อัตรา การสังเคราะห์ ด้วยแสงลดลง
I	องค์ประกอบ สำคัญของโปรตีน หลายชนิด ช่วยในการ สังเคราะห์ ด้วยแสงของ คลอโรฟิลด์	ใบเหลืองระหว่าง เส้นใบ แต่เส้นใบ เขียว เกิดที่ใบอ่อน ก่อน ถ้ารุนแรง ใบอ่อนจะซีดขาว และแห้ง	เกิดเป็นจุดเซลล์ แห้งตาย

การลำเลียงเข้าสู่รากพืช

สามารถเกิดได้ 3 แบบ ดังนี้

Simple diffusion การแพร่แบบธรรมดา เช่น การแพร่ของ CO₂ O₂
Passive transport ใช้ในการลำเลียงสารจากความเข้มข้นมาก (นอกเซลล์) ไปน้อย (ในเซลล์)
Active transport ใช้ในการลำเลียงสารจากความเข้มข้นน้อย (นอกเซลล์) ไปมาก (ภายในเซลล์) เป็นกระบวนการที่ต้องใช้ ATP เช่น การปั๊ม K⁺ เข้าสู่เซลล์

จากกระบวนการลำเลียงสารของพืชจะพบได้ว่ารากพืชต้องมีการใช้ ATP และ ได้รับ O₂ ที่เพียงพอ เมื่อแร่ธาตุเข้าสู่เซลล์รากพืชแล้วจะเคลื่อนที่ไปกับน้ำโดยผ่านทางช่อง Plasmodesmata ก่อนจะเข้าสู่ Xylem (ปัจจุบันเชื่อว่านำแร่ธาตุเข้าสู่ Xylem ด้วย Active transport) เมื่อเข้าสู่ Xylem แล้วจะขนส่งไปส่วนต่าง ๆ พร้อมกับการลำเลียงน้ำ

ในพืชกลุ่มที่เติบโตในดินที่มีสภาพเป็นกรด ขาดแร่ธาตุที่ต้องการ เพราะจุลินทรีย์ในดินสลายแร่ธาตุให้พืชดูดซึมได้น้อย พืชต้องมีการปรับตัวให้รับสารอาหารจากแมลงโดยเปลี่ยนโครงสร้างของตัวเองไปเพื่อจับสัตว์เล็กแล้วย่อยเพื่อดูดซึมสารอาหาร (Carnivorous plant) เช่น
ต้นหม้อข้าวหม้อแกงลิง กาบหอยแครง หยาดน้ำค้าง สาหร่ายข้าวเหนียว เป็นต้น

การลำเลียงอาหารและสารอาหารของพืช

แบบฝึกหัด