Austausch-Mechanismus des Ionentransports in Pflanzen am Beispiel des Phosphat- und Chloridtransports bei Maiswurzeln

Summary

The effect of the external anion concentration on the rate of efflux of anions from corn roots was investigated by following the efflux of labeled anions in shaken solutions of different concentrations of unlabeled anions.

Rates of efflux of phosphate and chloride from corn roots are rather independent of external concentrations of the anions as long as these concentrations are low.

Rates of efflux of phosphate and chloride from corn roots at high external concentrations of these ions were found to be a function of the external concentrations.

Stimulation of efflux is specific: phosphate efflux is stimulated only by phosphate and not by chloride in the medium and vice versa. Since it appears unlikely that this effect is due to specific changes in the permeability of the membranes, it may by concluded that the specific stimulation of efflux by external ions as observed in this investigation is caused by ion exchange at mobile membrane units (Weigl, 1967a). Reasons for this hypothesis are discussed and alternative hypotheses such as that calling for the protoplasm to function as ion exchanger with various specific binding sites are examined. The latter hypothesis remembers to the theory that “the ion carrier is the protoplasm itself” (Overstreet, 1957; Bange and Meijer, 1966), which diminishes the importance of membranes as limiting boundaries.

Zusammenfassung

Der Efflux von Phosphat und Chlorid aus Maiswurzeln in Abhängigkeit von der Außenkonzentration dieser Ionen wurde durch Schütteln der Maiswurzeln in Erlenmeyer-Kolben mit PO₄ ^-oder KCl-Lösungen verschiedener Konzentration untersucht.

Es wurde gefunden, daß der Efflux (bei höheren Außenkonzentrationen) eine Funktion der Außenkonzentration ist. Die Stimulierung des Efflux ist spezifisch und währt mindestens 8 Std. Bei niederen Außenkonzentrationen (unter ungefähr 10^-5 M) verschwindet der spezifische Einfluß externer Ionen auf den Efflux.

Es wird wie früher (Weigl, 1967a) angenommen, daß die Stimulierung des Efflux durch Ionenaustausch in einer Membran zustandekommt und daß sich die Austauschstellen (Bindungsstellen) an Membraneinheiten befinden, durch deren “Bewegung” sie durch die Diffusionsschranke geführt werden. Die Gründe für diese Annahme werden erörtert. Eine alternative Theorie wäre, daß das Protoplasma als ganzes als Ionen-Carrier mit vielen spezifischen Bindungsstellen fungiert. Diese Theorie, die die Rolle von Membranen einschränkt, wird gegenwärtig von wenigen Forschern verfochten (Overstreet, 1957; Bange und Meijer, 1966).