การลำเลียงสารของพืช มีความสำคัญต่อพืชอย่างไร และมีโครงสร้างเป็นอย่างไร

การลำเลียงสารของพืช

โครงสร้างและการทำงานของระบบ ลำเลียงสารของพืช ประกอบด้วยระบบท่อลำเลียง ที่ทำหน้าที่ลำขนส่งน้ำและแร่ธาตุจากรากส่งต่อไปยังส่วนต่าง ๆ ของพืช เพื่อใช้ในกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง 

การลำเลียงสารของพืช คือ โครงสร้างและการทำงานของระบบลำเลียงน้ำและอาหารของพืช ซึ่งประกอบด้วยระบบท่อลำเลียง (Vascular Tissue System) ที่เป็นเนื้อเยื่อซึ่งเชื่อมต่อกันตลอดในลำต้น โดยทำหน้าที่ลำเลียงน้ำและแร่ธาตุจากรากส่งต่อไปยังส่วนต่าง ๆ ของพืช เพื่อนำไปใช้ในกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง (Photo Synthesis) ก่อนจะนำสารหรือน้ำตาลซึ่งเป็นผลผลิตจากกระบวนการดังกล่าว ส่งต่อไปยังเนื้อเยื่อในส่วนต่าง ๆ ของพืช เพื่อนำไปใช้ในกิจกรรมอื่น ๆ ของเซลล์ เช่น การหายใจ การสืบพันธุ์ และการเคลื่อนไหว และการเจริญเติบโตต่อไป

น้ำ สารอาหารและแร่ธาตุต่าง ๆ จะถูกลำเลียงไปในรูปของสารละลาย ตั้งแต่บริเวณปลายรากหรือที่เรียกว่า “ขนราก” (Root Hair) จำนวนมากของพืช

ซึ่งดูดสารต่าง ๆ ขึ้นมาจากพื้นดินและนำส่งต่อไปยังระบบท่อลำเลียงหรือกลุ่มเซลล์ที่เรียกว่า “มัดท่อลำเลียง” (Vascular Bundle) ที่ประกอบด้วยเนื้อเยื่อสำคัญ 2 กลุ่ม คือ

ท่อลำเลียงน้ำและแร่ธาตุ หรือ “ไซเลม” (Xylem) คือ เนื้อเยื่อที่ทำหน้าที่ลำเลียงน้ำและแร่ธาตุจากดิน ผ่านรากขึ้นสู่ลำต้นไปยังใบและปลายยอดของพืช ประกอบด้วยเวสเซล (Vessel) และเทรคีด (Tracheid) ซึ่งเป็นกลุ่มเซลล์ที่ตายแล้วเรียงต่อกัน ซึ่งจะสลายตัวไป เมื่อพืชเจริญเติบโตเต็มที่ ส่งผลให้ท่อลำเลียงหรือไซเลมมีลักษณะกลวงตลอดทั้งแนว โดยที่การลำเลียงน้ำและแร่ธาตุจะมีทิศทางการลำเลียงขึ้นสู่ปลายยอดของต้นไม้เท่านั้น ไม่มีการลำเลียงลงกลับด้านล่าง เป็นระบบที่อาศัยการแพร่แบบออสโมซิส (Osmosis) ตั้งแต่ในรากและแรงดึงตามธรรมชาติ เช่น

  • แรงดันราก (Root Pressure) คือ แรงดันที่ทำให้น้ำเคลื่อนที่ต่อเนื่องกันจากรากเข้าสู่ไซเลมและต่อไปจนถึงปลายยอดของพืช เป็นแรงดันที่เกิดจากการออสโมซิสของน้ำในดิน
  • แรงคาพิลลารี (Capillary Force) คือ แรงดึงที่เกิดจากการดึงดูดระหว่างโมเลกุลของน้ำด้วยกันเอง (Cohesion) และแรงยึดติดของโมเลกุลน้ำกับพื้นผิวหรือผนังเซลล์ในท่อลำเลียง (Adhesion)
  • แรงดึงจากการคายน้ำ (Transpiration Pull) ที่ทำให้น้ำถูกดูดขึ้นไปจากราก เพื่อแทนที่ส่วนของน้ำที่พืชสูญเสียไป

ท่อลำเลียงอาหาร หรือ “โฟลเอม” (Phloem) คือ เนื้อเยื่อที่ทำหน้าที่ลำเลียงสารอาหาร โดยเฉพาะ “น้ำตาลกลูโคส” (Glucose) ที่ได้จากกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงในรูปของสารละลาย นำส่งจากใบไปยังส่วนต่าง ๆ ของพืชที่กำลังมีการเจริญเติบโต รวมถึงการนำไปเก็บสะสมไว้ที่ใบ รากและลำต้น การลำเลียงอาหารสามารถเกิดได้ในทุกทิศทาง โดยอาศัย

  • การแพร่ (Diffusion) คือ การลำเลียงสารผ่านเนื้อเยื่อส่วนต่าง ๆ จากเซลล์ของใบสู่เซลล์ข้างเคียงต่อกันเป็นทอด ๆ เป็นการกระจายอนุภาคของสารจากบริเวณที่มีความเข้มข้นสูงไปยังบริเวณที่มีความเข้มข้นต่ำ
  • การลำเลียงแบบใช้พลังงาน (Active Transport) คือ การลำเลียงสารผ่านเยื่อหุ้มเซลล์จากบริเวณที่สารมีความเข้มข้นต่ำไปสู่บริเวณที่มีความเข้มข้นสูง ซึ่งอาศัยพลังงานที่ได้จากการหายใจระดับเซลล์และโปรตีนตัวพาในการลำเลียง

การลำเลียงอาหารในโฟลเอมเกิดจากกลุ่มเซลล์ที่ยังมีชีวิตอยู่ อีกทั้ง ยังทำหน้าที่สร้างความแข็งแรงให้แก่ลำต้นของพืช การลำเลียงสารของพืชมีความเกี่ยวข้องกับกระบวนการต่าง ๆ มากมาย เป็นการประสานงานกันระหว่างกลุ่มเนื้อเยื่อในมัดท่อลำเลียง เพื่อนำส่งน้ำ แร่ธาตุ และสารต่าง ๆ ไปยังเนื้อเยื่อเป้าหมายของพืช

โครงสร้างและระบบการเรียงตัวของท่อส่งน้ำและอาหารในพืช

ราก

  • พืชใบเลี้ยงเดี่ยว : ไซเลมเรียงตัวอยู่รอบพิธ (Pitch) ซึ่งเป็นเนื้อเยื่ออยู่ตรงส่วนกลางของราก ขณะที่โฟลเอมแทรกตัวอยู่ระหว่างไซเล
  • พืชใบเลี้ยงคู่ : ไซเลมเรียงตัวคล้ายดวงดาวหลายแฉก (2-5 แฉก) บริเวณกึ่งกลางของราก ส่วนโฟลเอมแทรกอยู่ระหว่างไซเลม

ลำต้น

  • พืชใบเลี้ยงเดี่ยว : ไซเลมและโฟลเอมอยู่รวมกันอย่างกระจัดกระจายทั่วทั้งลำต้น

พืชใบเลี้ยงคู่ : ไซเลมและโฟลเอมรวมตัวอยู่ด้วยกันอย่างเป็นระเบียบรอบลำต้น โดยมีโฟลเอมเรียงตัวอยู่ด้านนอกและไซเลมเรียงตัวอยู่ด้านใน มีเนื้อเยื่อแคมเบียม (Cambium) แทรกอยู่ตรงกึ่งกลางระหว่างไซเลมและโฟลเอม

  • สำหรับลำต้นพืชใบเลี้ยงคู่เนื้อแข็งหรือพืชที่มีอายุมาก โดยเฉพาะในกลุ่มของพืชยืนต้น กลุ่มเซลล์ตั้งแต่เนื้อเยื่อแคมเบียมออกไปจนถึงชั้นนอกสุด คือ ส่วนที่เรียกว่า “เปลือกไม้” ขณะที่กลุ่มเซลล์บริเวณถัดจากเนื้อเยื่อแคมเบียมเข้ามาด้านในทั้งหมด คือ ส่วนของ “เนื้อไม้” หรือไซเลมนั่นเอง

สืบค้นและเรียบเรียง
คัดคณัฐ ชื่นวงศ์อรุณ


ข้อมูลอ้างอิง

สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี – http://secondsci.ipst.ac.th

ทรูปลูกปัญญา – https://www.trueplookpanya.com

โรงเรียนนาเชือกพิทยาสรรค์ – https://np.thai.ac


เรื่องอื่น ๆ ที่นาสนใจ : การตอบสนองของพืช (Plant Responses)

เรื่องแนะนำ

อีกนานแค่ไหนสำหรับ วัคซีนโควิด-19

นักวิทยาศาสตร์ทั่วโลกกำลังเร่งพัฒนา วัคซีนโควิด-19 เพื่อรับมือกับการระบาดของเชื้อโคโรนาไวรัสสายพันธุ์ใหม่ แต่กระบวนการต่างๆ ของการผลิตวัคซีนล้วนต้องใช้เวลามากกว่าหนึ่งปี แล้วเราต้องรอวัคซีนที่ใช้ได้จริงอีกนานแค่ไหน จากวันแรกของการระบาดใหญ่จนถึงวันนี้ สถานการณ์ของโรคโควิด-19 ทวีความรุนแรงเพิ่มขึ้นเรื่อยๆ โดยจำนวนผู้ป่วยทั่วโลกขณะนี้เพิ่มจำนวนขึ้นมากกว่าล้านคนแล้ว และยังไม่มีท่าทีว่าจะถึงจุดยุติง่ายๆ ความหวังเดียวของเหล่านักวิทยาศาสตร์ทั่วโลกสำหรับตอนนี้คือ วัคซีนโควิด-19 แล้วความหวังนี้ใกล้ความจริงแล้วหรือยัง ทั่วโลกกำลังเร่งพัฒนาวัคซีน 5 รูปแบบ ดร.อนันต์ จงแก้ววัฒนา ผู้อำนวยการกลุ่มวิจัยนวัตกรรมสุขภาพสัตว์และการจัดการ และนักไวรัสวิทยา ศูนย์พันธุวิศวกรรมและเทคโนโลยีชีวภาพแห่งชาติ (ไบโอเทค) สำนักงานพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ (สวทช.) กล่าวว่า ปัจจุบันนักวิจัยจำนวนมากจากสถาบันวิจัย มหาวิทยาลัย บริษัท สตาร์ตอัป และบริษัทยาขนาดใหญ่ ในหลายประเทศทั่วโลก ต่างกำลังแข่งขันกันพัฒนาวัคซีนป้องกันโรค COVID-19 ในรูปแบบต่างๆ เฉพาะในประเทศจีนประเทศเดียว มีไม่น้อยกว่า 40 แห่ง โดยเทคโนโลยีวัคซีนที่พัฒนากันอยู่สามารถแบ่งออกเป็น 5 รูปแบบใหญ่ๆ คือ 1. Viral Vector Vaccines คือการฝากแอนติเจนของ SARS-CoV-2 เข้าไปกับไวรัสชนิดอื่นที่ติดคนได้แต่ไม่ก่อโรค แล้วใช้ไวรัสดังกล่าวกระตุ้นภูมิคุ้มกันแทนการใช้ไวรัส SARS-CoV-2 โดยตรง 2. DNA […]

เหตุผลอันน่าประหลาดใจ ว่าทำไมหมีขั้วโลกต้องพึ่งพาน้ำแข็งทะเลเพื่ออยู่รอด

งานวิจัยชิ้นใหม่สำรวจความเชื่อมโยงชิ้นสำคัญในห่วงโซ่อาหารของเหล่า หมีขั้วโลก ทุกฤดูหนาว น้ำแข็งในทะเลอาร์กติกจะขยายตัวรอบขั้วโลก กิ่งก้านเยือกแข็งของมันแผ่ขยายไปตามแนวชายฝั่งทางเหนือ ขณะนี้ น้ำแข็งทะเลเพิ่งผ่านจุดที่ขยายตัวมากที่สุดในรอบปี และจะเริ่มหดตัวเมื่อฤดูใบไม้ผลิมาถึง นี่เป็นช่วงเวลาที่สำคัญสำหรับหมีขั้วโลก ซึ่งมีแหล่งอาหารที่เกี่ยวพันกับน้ำแข็งทะเลอย่างไม่อาจแยกขาดจากกันได้ และในช่วงหลายทศวรรษที่ผ่านมา น้ำแข็งทะเลหดตัวอย่างรวดเร็วกว่าที่เคยเป็นมา ข้อมูลจากศูนย์ข้อมูลด้านหิมะและน้ำแข็งแห่งชาติ (National Snow and Ice Data Center) ระบุว่า ในปี 2019 น้ำแข็งทะเลที่ปกคลุมอาร์กติก มีขนาดเล็กที่สุดเป็นอันดับเจ็ด นับตั้งแต่พวกเขาเริ่มเก็บข้อมูลจากดาวเทียมเมื่อ 40 ปีก่อน ในปีนี้ “[การหดตัวของน้ำแข็งทะเล] ไม่ได้สร้างสถิติใหม่ แต่สิ่งสำคัญคือแนวโน้ม” แอนดรูว์ เดโรเชอร์ (Andrew Derocher) นักวิทยาศาสตร์ด้านหมีขั้วโลกแห่งมหาวิทยาลัยแอลเบอร์ตา กล่าว “แนวโน้มเชิงลบของน้ำแข็งทะเลตลอดทุกเดือน เป็นสิ่งที่น่ากังวล” ฤดูใบไม้ผลิที่หนาวเย็นทำให้น้ำแข็งคงตัวอยู่ได้ ซึ่งทำให้หมีขั้วโลกสามารถเข้าถึงหนึ่งในอาหารโปรดอย่างแมวน้ำได้ง่ายขึ้น แต่ฤดูใบไม้ผลิที่อุ่นขึ้นทำให้เส้นทางหาอาหารที่สำคัญของพวกมันขาดหายไป “สำหรับ หมีขั้วโลก หมีตัวที่อ้วนที่สุดคือตัวที่อยู่รอด” เดโรเชอร์กล่าว หมีที่ตัวอ้วนกว่า มีโอกาสที่จะอยู่รอดในฤดูร้อนซึ่งไม่มีน้ำแข็งและไม่มีหรือแทบไม่มีแหล่งอาหาร มากกว่าตัวที่ผอม และหมีเพศเมียที่อ้วนกว่า ต้องการพลังงานเพื่อให้กำเนิดและเลี้ยงดูลูกให้มีสุขภาพดีได้โดยสมบูรณ์ “ไม่เคยมี หมีขั้วโลก ตัวไหนที่มองตัวเองในทะเลสาบที่ละลาย แล้วคิดว่านี่ฉันอ้วนเกินไปแล้วนะ” […]

โคอาลากินใบยูคาลิปตัสได้อย่างไร? โดยไม่ได้รับสารพิษ

ทีมนักวิจัยชั้นนำจากทั่วโลกร่วมกันวิเคราะห์ลำดับจีโนมของโคอาลา เพื่อช่วยแก้ไขปัญหาสุขภาพ และอนุรักษ์ประชากรของพวกมันไว้