アポプラスト
アポプラストは水や溶質の輸送路であり生化学反応の場でもある。水溶液中の化学物質の形態や反応性、起こり得る化学反応はその水溶液の物理的化学的条件に依存する。このため、植物にとってアポプラストの条件を維持することは非常に重要であり、そのための調節機構を有している。
アポプラストのpHはシンプラストのそれよりも低く、5-6の範囲にある。種による差は小さいと考えられている。果実など、有機酸や糖を蓄積している場所ではpH3-4となる。pHの低さは、細胞膜にあるHATPアーゼが水素イオンをアポプラストへと放出しているためである。この放出は、水素イオンとの交換で溶質(有機酸や糖など)を細胞内に取り込むために行われる。アポプラストのpHはこのHATPアーゼと、細胞壁にあるカルボキシル基によって調節される。
アポプラストの低pHは酸生長説との関連が示唆されている。実際、オーキシン処理後、細胞壁空間や導管などのアポプラストでpHが低下する。また、水素イオンとの共輸送体はアポプラストのpHに依存しており、この輸送系は糖や無機イオンの細胞への輸送に重要である。
緑色組織に光を照射するとアポプラストのpHは変化する。これは、光照射によってHATPアーゼやその他の水素イオン共輸送系の活性が変化するためと考えられている。
ある細胞で過酸化物が過剰となり酸化ストレスを与えている時、過酸化水素と超酸化物イオンはアポプラスト内を拡散し、隣接細胞に危険を報せる。さらに、これらイオンの拡散はアポプラストを局所的にアルカリ化させ、このアルカリ化は木部(アポプラストに含まれる)を介して他の部位に数分以内に広がり、全身獲得抵抗性の引き金となる。
アポプラストを含む、植物体内の温度は制御されている。アポプラスト内の温度が上昇し過ぎた場合、アポプラスト液で気泡が生じやすくなる。木部での水分の長距離輸送で気泡が発生した場合、木部が詰まり、長距離輸送がせき止められる恐れがある。植物体温の増加原因は主に日光や気温増加である。植物は体温を下げるため、葉の気孔や、草本植物の場合は茎の気孔での蒸散の発生率を増加させる。また、アポプラストでの土壌水分の輸送は植物体の冷却効果がある。土壌水分は気温の影響を受けにくく、一般的に気温よりも土壌温度は低いためである。
植物体内の温度が低下しそうな場合、発熱により体温を調節すると考えられている。ある種の植物の花はシアン耐性呼吸によって発熱をすることができる。この発熱の引き金物質はサリチル酸である。この花にサリチル酸を与えると花の温度が10°C以上上がる。また、他の例ではフクジュソウが低温に曝されたときにその細胞は積極的に発熱を行う。
シンプラスト液の混入を防ぎ、植物組織検体からアポプラスト液を採取する方法を以下に示す。
圧力チャンバーを用いて植物検体に圧力をかけ、出てきた溶液を採取する。導管液やシンプラスト液が混入することがある。また、採取量が小さいという欠点がある。
植物検体を軽く遠心分離(1,000×g程度)し、上清をアポプラスト液とする。圧力チャンバー法と同様の欠点がある。採取量を増やすために、検体に水を浸透させて十分に吸収させた直後に検体を遠心することがある。このとき、浸透水は、植物細胞が損傷しないように無機イオン濃度や浸透圧を調節したものである。
表皮などを除いた後、植物検体を蒸留水で洗う。洗液をアポプラスト液とする。上記の方法よりも現実に近い値が得られる可能性が高い。また、in vivoでの変化を連続して測定することができる。欠点として、直接測定できるイオン種が限られ、技術的に難しい。
真空浸潤法を利用する方法。検体を蒸留水で洗い、植物検体を粉末または小片化する。