根壓是根部木質部中由溶質累積驅動的正靜水壓(positive hydrostatic pressure),為植物水分長距離運輸的輔助驅力之一。
滲透壓驅動模型
根部的水分吸收涉及三條路徑:質外體路徑(apoplastic pathway)、共質體路徑(symplastic pathway)和跨膜路徑(transmembrane pathway)。內皮層的 Casparian strip(由 suberin 和 lignin 構成的疏水帶)阻斷質外體路徑,強制水和溶質經過內皮層細胞的選擇性運輸(Geldner, 2013)。通道細胞(passage cells)可能提供部分選擇性的質外體旁路。內皮層和中柱薄壁細胞上的 H⁺-ATPase 泵出質子,建立電化學梯度驅動 K⁺、NO₃⁻ 等離子經由轉運體(如 HKT、NRT)進入木質部薄壁細胞,再經 SKOR 通道等釋放至木質部導管。木質部汁液溶質濃度升高使其滲透勢(osmotic potential, Ψs)下降,水勢梯度驅動水分滲透進入木質部,產生正壓。
定量評估
根壓的量值通常為 0.05–0.5 MPa(Steudle, 2001),遠小於蒸散驅動的木質部張力(可達 −2 MPa 以上)。在高蒸散條件下根壓貢獻可忽略,但在蒸散微弱的環境(夜間、高濕度、土壤水分充足)或特定生理時期(如溫帶落葉樹春季展葉前)則有功能意義。春季楓樹(Acer saccharum)的樹液流動涉及莖部凍融循環(freeze-thaw mechanism)而非純粹根壓,兩者機制不同(Tyree & Zimmermann, 2002)。
溢泌作用的分子基礎
溢泌(guttation)為根壓驅動水分經排水孔(hydathode)排出葉緣的現象。Aquaporin(特別是 PIP 和 TIP 家族)在根部細胞膜上的表現量調控水的滲透導度(hydraulic conductivity, Lpr),影響根壓的大小(Maurel et al., 2015)。夜間 ABA 濃度降低可上調 aquaporin 表現,增加水通量和根壓。
與內聚力-張力理論的關係
Dixon & Joly(1895)提出的內聚力-張力(cohesion-tension)理論為木質部水分上升的主要解釋:蒸散拉力在木質部水柱中產生張力(負壓),水分子間的氫鍵內聚力維持連續水柱。根壓可在低蒸散條件下修復空蝕(embolism)——氣泡阻塞導管時,正壓可重新溶解氣體恢復水柱連續性(Brodersen & McElrone, 2013),此修復功能是根壓的重要生態學意義。
