Hệ thống sàng

Mạch rây hay còn gọi là libe (tiếng Anh: Phloem, phát âm: /ˈfloʊ.əm/) là một mô sống trong thực vật có mạch, nhiệm vụ chính là vận chuyển các hợp chất hữu cơ hòa tan do quang hợp sản sinh (hay còn gọi là chất đồng hóa), đặc biệt là đường saccarose, tới các bộ phận cần thiết của cây. Quá trình này được gọi là chuyển vị. Trong cây, libe là lớp trong cùng của vỏ cây, tên gọi được bắt nguồn từ từ tiếng Hy Lạp φλοιός (phloios) có nghĩa là 'vỏ cây'. Thuật ngữ phloem lần đầu tiên được Carl Nägeli sử dụng vào năm 1858.

Cấu trúc

Mô mạch rây bao gồm các tế bào dẫn lưu, thường được gọi là ống rây, cùng với các tế bào nhu mô như tế bào kèm chuyên hóa, tế bào đản bạch (albumin), hoặc các tế bào hỗ trợ khác như sợi và cương bào.

Ống rây

Các ống rây là loại tế bào chịu trách nhiệm vận chuyển đường trong cây. Khi trưởng thành, chúng không có nhân và ít bào quan, vì vậy chúng phụ thuộc vào các tế bào kèm hoặc tế bào đản bạch để đáp ứng phần lớn nhu cầu trao đổi chất. Trước khi trưởng thành, các ống rây có chứa không bào và bào quan như ribosome, nhưng khi trưởng thành, các bào quan này thường di chuyển về vách tế bào và biến mất để không cản trở sự di chuyển của các chất lưu. Một trong số ít bào quan còn lại là mạng lưới nội chất gần màng plasma, đặc biệt là ở gần plasmodesmata (ống nối tế bào) để liên kết với các tế bào kèm hoặc tế bào đản bạch. Tất cả các tế bào rây đều có những lỗ ở hai đầu, hình thành từ sự thay đổi và phình ra của plasmodesmata, gọi là mặt rây. Các lỗ này được giữ cố định bằng một polysaccharide gọi là callose.

Tế bào nhu mô

Có hai loại tế bào nhu mô, bao gồm aerenchyma và chlorenchyma. Các tế bào nhu mô khác trong mạch rây thường không có sự phân biệt rõ ràng và chủ yếu được sử dụng để lưu trữ dưỡng chất.

Chức năng trao đổi chất trong ống rây chủ yếu phụ thuộc vào các tế bào kèm, là dạng chuyên biệt của tế bào nhu mô. Tất cả các chức năng của tế bào ống rây đều được thực hiện bởi các tế bào kèm (có kích thước nhỏ hơn nhiều). Một tế bào thực vật điển hình có nhiều ribosom và ty thể hơn so với tế bào kèm. Tế bào chất của tế bào kèm liên kết với tế bào ống rây qua plasmodesmata, và vách tế bào chung giữa chúng có nhiều plasmodesmata.

Có hai loại tế bào kèm.

1. Tế bào kèm thông thường, có vách trơn và ít hoặc không có các ống nối plasmodesmata với các tế bào khác, ngoại trừ với tế bào ống rây.
2. Tế bào chuyển tiếp, có vách nhiều nếp gấp tiếp xúc với các tế bào không rây, giúp tăng diện tích trao đổi. Chúng có khả năng bơm chủ động (yêu cầu năng lượng) các chất hòa tan từ các vách tế bào.

Tế bào đản bạch (albumin) có chức năng tương tự như tế bào kèm, nhưng chỉ liên kết với các tế bào rây và vì vậy chỉ tồn tại ở thực vật có mạch không hạt và thực vật hạt trần.

Tế bào hỗ trợ

Mặc dù mạch rây chủ yếu có nhiệm vụ vận chuyển đường, nó cũng chứa các tế bào hỗ trợ cơ học. Những tế bào này chủ yếu có hai dạng: sợi và cương bào. Cả hai loại đều có vách tế bào thứ cấp và do đó chết khi trưởng thành. Vách tế bào thứ cấp tăng cường độ cứng và độ bền kéo của chúng.

Sợi libe là các tế bào hỗ trợ dài và mảnh, giúp cung cấp độ bền kéo mà không làm giảm tính linh hoạt. Chúng cũng xuất hiện trong mạch gỗ và là thành phần chính trong các sản phẩm từ sợi như giấy, lanh và bông.

Cương bào là các tế bào có hình dạng không đồng đều, giúp tăng cường độ bền nén nhưng có thể làm giảm tính di động một phần. Chúng cũng đóng vai trò như các cấu trúc chống lại động vật ăn cỏ, vì hình dạng không đều và độ cứng của chúng có thể làm mòn răng của động vật khi nhai.

Chức năng

Khác với mạch gỗ, chủ yếu gồm các tế bào đã chết, mạch rây bao gồm các tế bào còn sống và có nhiệm vụ vận chuyển nhựa sống. Nhựa sống là một dung dịch chủ yếu là nước nhưng chứa nhiều đường được tạo ra từ quá trình quang hợp. Những chất đường này sẽ được chuyển đến các bộ phận của cây không tham gia quang hợp như rễ, hoặc được lưu trữ trong các cấu trúc dự trữ như củ và thân hành.

Trong quá trình phát triển của cây, đặc biệt vào mùa xuân, các bộ phận dự trữ như rễ cung cấp đường, và các phần đang phát triển của cây nhận đường này. Mạch rây có khả năng vận chuyển đa hướng, khác với mạch gỗ chỉ vận chuyển một chiều (lên trên).

Khi quá trình sinh trưởng kết thúc và các mô phân sinh ngừng hoạt động, lá cây trở thành nguồn cung cấp đường, và đường được lưu trữ ở các bộ phận dự trữ. Các cơ quan mang hạt đang phát triển luôn là nơi chứa nhiều đường. Do dòng chảy đa hướng và vì nhựa sống không di chuyển dễ dàng giữa các ống rây, nên không hiếm khi thấy nhựa trong các ống rây gần nhau chảy ngược hướng nhau.

Được sử dụng như thực phẩm

Mạch rây của cây thông đã được sử dụng ở Phần Lan và các khu vực Scandinavia như một nguồn thực phẩm thay thế trong những thời điểm khó khăn và cả trong những năm thịnh vượng ở khu vực đông bắc. Dự trữ mạch rây từ các năm trước đã giúp ngăn ngừa tình trạng thiếu thức ăn trong nạn đói lớn xảy ra vào những năm 1860 tại Phần Lan và Thụy Điển (Nạn đói ở Phần Lan (1866-1868) và Nạn đói ở Thụy Điển (1867–1869)). Mạch rây được sấy khô, xay thành bột (gọi là pettu trong tiếng Phần Lan) và trộn với lúa mạch đen để làm bánh mì đen cứng, gọi là bánh mì vỏ cây. Một loại bánh mì khác chỉ được làm từ sữa bơ (buttermilk) và pettu mà không có bột lúa mạch đen hay bột mì, gọi là silkko, ít được ưa chuộng hơn. Ngày nay, pettu được coi là có lợi cho sức khỏe, nhưng hàm lượng năng lượng của nó thấp hơn so với các loại bột mì hoặc hắc mạch.

Chú thích

Liên kết ngoài

• Hình ảnh và video mô phỏng quá trình vận chuyển trong mạch rây Lưu trữ ngày 26 tháng 4 năm 2011 tại Wayback Machine
• Protein SWEET vận chuyển đường saccharose ra khỏi tế bào nhu mô của mạch rây