- Nước và muối khoáng hoà tan được vận chuyển đến mạch gỗ bằng 2 con đường: từ lông hút qua các tế bào mô mém vỏ rồi đến mạch gỗ, và từ các tế bào biểu bì của rễ, qua khe hở giữa các tế bào mô mềm vỏ rồi đến mạch gỗ. Con đường chính hút nước và muối khoáng hoà tan qua lông hút. - Còn các cây sống trong nước, hút trực tiếp nưóc và muối khoáng hoà tan qua khắp bề mặt biểu bì của cả rễ, thân, lá. Các cây sống trên mặt nước hút trực tiếp nước và muối khoáng hoà tan qua khắp bề mặt biểu bì của rễ.
1. Hấp thụ nước và ion khoáng từ đất vào tế bào lông hút:
a. Hấp thụ nước
- Sự xâm nhập của nước từ đất vào tế bào lông hút theo cơ chế thụ động (cơ chế thẩm thấu): nước di chuyển từ môi trường nhược trương (ít ion khoáng, nhiều nước) sang môi trường ưu trương (nhiều ion khoáng, ít nước)
- Dịch của tế bào rễ là ưu trương so với dung dịch đất là do 2 nguyên nhân:
+ Quá trình thoát hơi nước ở lá đóng vai trò như cái bơm hút
+ Nồng độ các chất tan cao do được sinh ra trong quá trình chuyển hoá vật chất
b. Hấp thụ ion khoáng
- Các ion khoáng xâm nhập vào tế bào rễ cây theo 2 cơ chế:
+ Cơ chế thụ động: một số ion khoáng đi từ đất vào tế bào lông hút theo cơ chế thụ động (đi từ nơi có nồng độ cao sang nơi có nồng độ thấp)
+ Cơ chế chủ động: một số ion khoáng mà cây có nhu cầu cao (ion kali) di chuyển ngược chiều gradien nồng độ, xâm nhập vào rễ theo cơ chế chủ động, đòi hỏi phải tiêu tốn năng lượng.
Rễ là một cơ quan của thực vật thông thường nằm dưới mặt đất (khi so sánh với thân). Tuy nhiên, nó vẫn có ngoại lệ, chẳng hạn ở một số loài có rễ khí (nghĩa là nó mọc trên mặt đất) hoặc thông khí (nghĩa là mọc trên mặt đất hoặc trên mặt nước). Vì thế, tốt nhất có lẽ nên định nghĩa rễ như là một bộ phận của thực vật mà không có lá, và vì thế cũng thiếu các mấu. Hai chức năng chính của rễ là: 1) Hấp thụ nước và các chất dinh dưỡng vô cơ; 2) Giữ cho cây ổn định và bám chặt vào đất. Rễ cũng đóng vai trò quan trọng trong tổng hợp cytokinin, một dạng hoóc môn tăng trưởng của thực vật, một trong các nhu cầu để phát triển các chồi và cành cây.
Rễ gồm có hai loại: rễ cọc và rễ chùm. Rễ cọc có rễ cái to khỏe, đâm xuống đất và nhiều rễ con mọc xiên. Từ các rễ con lại mọc ra nhiều rễ bé hơn nữa. Rễ chùm gồm nhiều rễ con, dài gần bằng nhau, thường mọc toả ra từ gốc thân thành một chùm.
Rễ có 4 miền: Miền trưởng thành (dẫn truyền), miền hút (hấp thụ nước và muối khoáng hòa tan), miền sinh trưởng (làm cho rễ dài ra), miền chóp rễ (che chở cho đầu rễ).
Miền hút gồm có 2 phân chính: Vỏ biểu bì và trụ giữa. Vỏ biểu bì gồm có nhiều lông hút. Lông hút là tế bào biểu bì kéo dài có chức năng hút nước và muối khoáng hòa tan. Phía trong thịt vỏ có chức năng chuyển các chất từ lông hút vào trụ giữa. Trụ giữa gồm các mạch gỗ và mạch libe có chức năng vận chuyển các chất, mạch gỗ và mạch libe ở rễ sắp xếp theo kiểu phóng xạ để phù hợp với chức năng hút nước, hút khoáng của rễ. Ruột chứa các chất dự trữ.
Chóp rễ là phần giúp rễ đâm sâu vào lòng đất. Mặt đất rất cứng so với rễ, vì vậy để có thể đâm sâu vào lòng đất, chóp rễ có nhiệm vụ che chở bảo vệ các mô phân sinh của rễ khỏi bị hư hong và xây xát khi đâm vào đất. Xung quanh chóp rễ có các tế bào hóa nhầy hoặc tế bào tiết ra chất nhầy để giảm bớt sự ma sát của đất. Sự hóa nhầy này giúp cho các tế bào ngoài cùng của rễ không bị bong ra.
Miền sinh trưởng gồm các tế bào có khả năng phân chia thành tế bào con, giúp rễ dài được ra.
Đối với thực vật trên cạn, rễ cây hấp thụ nước và ion khoáng chủ yếu qua miền lông hút. Rễ sinh trưởng nhanh theo chiều sâu, phân nhánh theo chiều rộng và tăng nhanh số lượng lông hút. Hệ rễ của thực vật trên cạn gồm: Rễ chính, rễ bên, lông hút, miền sinh trưởng kéo dài, đỉnh sinh trưởng. Đặc biệt có miền lông hút phát triển.
Rễ cây thực vật trên cạn có thiên hướng phát triển nhanh bề mặt hấp thụ:
- Rễ cây liên tục tăng diện tích bề mặt tiếp xúc với đất để hấp thụ được nhiều nước và muối khoáng
- Tế bào lông hút có thành tế bào mỏng, có áp suất thẩm thấu lớn thuận lợi cho việc hút nước.
- Trong môi trường quá ưu trương, quá axit, thiếu oxi lông hút rất dễ gãy và tiêu biến
Quá trình hấp thụ nước ở rễ được thực hiện qua 2 con đường: + Thành tế bào (gian bào); + Chất nguyên sinh (không bào).
Hai con đường hấp thụ đó được thực hiện được dựa trên cơ sở chênh lệch áp suất thẩm thấu theo hướng tăng dần từ đất đến mạch gỗ của rễ.
Các dạng nước trong cây và vai trò của nó bao gồm:
- Nước tự do: + Là dung môi hòa tan các chất; + Là nguyên liệu của các quá trình trao đổi chất; + Làm giảm nhiệt độ đồng thời tạo điều kiện cho khí CO2 thâm nhập tốt qua lá khi thoát hơi nước; + Đảm bảo độ nhớt của chất nguyên sinh, giúp cho các quá trình trao đổi chất diễn ra bình thường.
- Nước liên kết: Đảm bảo độ bền vững của hệ thống keo trong chất nguyên sinh của tế bào, làm tăng tính chống chịu của cây.
Cơ quan hấp thụ nước:
- Thực vật thủy sinh hấp thụ nước qua toàn bộ tế bào biểu bì của cây.
- Thực vật cạn hấp thụ nước qua tế bào biểu bì rễ mà chủ yếu là lông hút.
Liên quan đến qúa trình hấp thụ nước bộ rễ có các đặc trưng sau:
- Bộ rễ tăng lên về mặt số lượng, kích thước và diện tích rễ.
- Mỗi rễ có hàng trăm lông hút và cấu trúc của chúng phù hợp với chức năng: + Thành tế bào mỏng, không phủ Cutin; + Có 1 không bào trung tâm lớn; + Áp suất thẩm thấu cao do hoạt động hô hấp của rễ mạnh.
Con dường hấp thụ nước ở rễ: - Con đường qua thành tế bào (Gian bào), - Con đường qua chất nguyên sinh (Không bào).
Cơ chế để dòng nước 1 chiều từ đất vào rễ lên thân:
- Nước từ đất --->lông hút vào mạch gỗ của rễ theo cơ chế thẩm thấu, tức là từ nơi có áp suất thẩm thấu thấp đến nơi có áp suất thẩm thấu cao.
- Áp suất rễ là lực đẩy nước từ rễ lên thân (có thể quan sát qua hai hiện tượng rỉ nhựa và ứ giọt).
