極性運輸(英文:Polar Auxin Transport,簡稱:pat),是指生長素在植物體內由形態學的上端向形態學的下端單向運輸的現象,存在于維管植物的莖、根、葉,分為向頂運輸、向基運輸。這種運輸方式是一種主動運輸,由遺傳物質決定,不受重力影響。對于生長素極性運輸的最早經典實驗為“供體一受體瓊脂塊法”實驗(donor-receiver agar block method),該實驗表明無論小麥胚芽鞘如何放置,生長素只能由植物體的形態學上端向下端運輸,而不能倒轉過來,即生長素的運輸方向與所受重力方向無關。極性運輸使生長素在植株內形成以器官頂端為中心的濃度梯度,并維持植物不同組織中的生長素濃度差,在植物生長發育中起到重要的調控作用。
機制
根據Goldsmith提出的化學滲透極性假說,各細胞細胞膜底部上攜有生長素載體蛋白,頂端細胞膜沒有這種蛋白,所以生長素只能從細胞底部運向下一個細胞。化學滲透模型進一步解釋了在活體植物細胞朝向植物體基部(basipetal)運輸生長素的情形。植物細胞經由擴散作用與主動運輸攝取生長激素。植物質體外運輸路徑的pH值約為5,在這個pH值下大約半數的IAA生長激素會失去氫質子。生長激素運輸蛋白(auxin efflux carrier protein) 運送帶負電的IAA進入細胞;而質子化的IAA能透過擴散作用通過細胞膜。一進入細胞內部,由于質子泵將氫離子運出細胞質,使細胞質pH值維持在7(中性)左右,帶負電的IAA無法經由擴散作用離開細胞。因此,帶負電的IAA的運輸必須透過生長激素運輸蛋白才能進行。
例子
生長素的極性運輸:莖尖產生的生長素向下運輸,再由根基向根尖運輸。生長素是唯一具有極性運輸特點的植物激素,其他類似物并無此特性。根尖雖然也產生生長素,但產生量很少,主要依靠運輸,極性運輸方向為向頂運輸,導致根尖生長素濃度高于根基部,這種生長素的極性運輸可以逆濃度梯度進行。極性運輸其實也是主動運輸,也需要載體和能量。植物根尖生長素運輸情況較為特殊。生長素的極性運輸分為兩種方式, 即向頂運輸和向基運輸。一方面,生長素主要在中柱細胞由根基向根尖運輸,即向頂運輸;另一方面,在表皮部分,生長素由根尖向根基運輸,即向基運輸。從極性運輸角度,從根基向根尖運輸以及從根尖向根基運輸均屬于極性運輸。高中生物教學中應注意,根部生長素極性運輸方向為由根尖向根基的觀點僅部分正確,實際上生長素在根部的運輸既包括向頂運輸也包括向基運輸。
抑制劑
參考資料 >
中國科大在植物生長素轉運機制研究中取得重要進展.中國科學技術大學科研部.2024-01-10