先用一句話分清楚

木質部和韌皮部都是植物的維管組織,可以把它們想成同一套運輸網裡的兩種主要路線:木質部主要運送水和溶解在水中的礦物質;韌皮部主要把葉片製造的糖等有機物,送到植物正在生長、使用或儲存的部位。

若要把兩條路線放回整株的資源分配來看,可以接著讀植物如何運輸養分

兩種組織由不同細胞組成,也會在根、莖、葉和葉脈中以不同方式排列,彼此合作維持整株植物的運輸。

一般開花植物的木質部與韌皮部比較示意:藍色路徑由根經莖到葉片,表示水和溶解礦物質的主要運輸;橙色路徑由成熟葉片這個 source 分向根、新芽與儲藏器官等 sink,表示糖等光合產物的分配
木質部和韌皮部在同一株植物裡分工合作。 藍色路徑提示木質部的根到地上部水路;橙色路徑提示韌皮部由 source 到 sink 的有機物運輸。這是幫助理解的典型示意,不代表所有植物的剖面排列或每次運輸方向都完全相同。

木質部:植物的主要水分路線

木質部(xylem)的主要工作,是把水和溶解在水中的礦物質,從根部經過莖和葉脈,送到葉片及其他地上部位。葉片蒸散時,水分從葉內散失到空氣,也會和這條根到葉的水分路徑連在一起;在許多植物中,蒸散造成的拉力是長距離水分運輸的重要動力。

木質部不是一條沒有細胞的管子,而是由多種細胞組成的組織。其中的導管分子管胞是主要導水細胞。它們成熟時常失去細胞內容物,留下有加厚細胞壁的導水空間;這些加厚結構也能讓木質部兼具支撐作用。木材主要是植物的次生木質部,但「木質部」這個詞不只指樹幹裡的木材。

因此,看到芹菜梗或葉脈裡的染色水路時,通常是在觀察和木質部水分運輸有關的現象,不是直接看見韌皮部把糖送到哪裡。

韌皮部:把葉片製造的有機物分配出去

韌皮部(phloem)的主要工作,是運送光合作用產生的糖,例如蔗糖,以及其他有機溶質。葉片製造的這些物質,可能送往根、新芽、幼葉、花、果實、種子或儲藏器官,供它們生長、呼吸、使用或儲存。

植物生理學常用 sourcesink 來描述這條路線。source 是輸出光合產物的部位,成熟葉片常是例子;sink 是接收、使用或儲存這些物質的部位。根、新芽、發育中的果實和種子常可扮演 sink,但同一個器官的角色會隨植物的生長階段和當下需求改變。某些儲藏器官在釋出儲藏物質時,也可能暫時扮演 source。

韌皮部的導流細胞包括篩管分子和與它們密切合作的伴細胞。篩管分子串連成篩管,適合讓韌皮部汁液通過;它們成熟時仍是活細胞,但部分細胞內容物會減少,伴細胞則支援篩管分子的代謝與物質裝卸。這也是為什麼不能把韌皮部只想成「糖往下走的管子」:真正要判斷方向,要先看 source 和 sink 在哪裡。

如何判斷運輸的方向

  • 木質部的主要長距離水路通常是根到莖、葉等地上部位,和葉片蒸散及水分勢差有關。
  • 韌皮部的方向是由 source 到 sink。成熟葉可能把光合產物送到下方根部,也可能送到上方新芽,或送到側邊的果實與其他儲藏器官。

韌皮部的長距離流動,可以用簡化的壓力流模型理解:源端先把糖等溶質裝入韌皮部,水分跟著進入,讓源端膨壓較高;到了 sink 端,物質被卸下使用或儲存,壓力較低,於是形成由源到庫的整體流動。裝載、卸載和維持細胞功能可能需要能量。

在維管束裡怎麼看兩者的位置?

在典型的莖維管束剖面中,木質部常比較靠近莖的中心,韌皮部比較靠近外側;在具有次生生長的植物中,維管形成層可能位於兩者之間。

根的維管組織常集中在中央的維管柱,葉脈則是分枝成網的維管組織。葉脈通常同時包含木質部和韌皮部,只是兩者在葉片上下方向的相對位置也要看植物和切面來判讀。若想多了解相關資訊,可以閱讀維管束是什麼?;想深入水從根到葉的路線,則可接著看植物怎麼把水從根送到葉子?

一般植物的莖橫切面與葉片維管束教學示意:左側莖中多個維管束近環狀排列,束內藍色木質部靠內、橙色韌皮部靠外;右側葉脈剖面同時含藍色木質部與橙色韌皮部
先用莖的內外位置,再看葉脈裡的成套組織。 左側以典型莖剖面看木質部靠中心、韌皮部靠外;右側葉脈則把兩者放在同一條維管束中。藍色代表木質部、橙色代表韌皮部,是教學配色;實際排列會依植物與切面而變。

從盆栽和葉片可以觀察到什麼?

肉眼不容易直接分辨一條細脈裡的木質部和韌皮部,但可以從幾個觀察建立概念。

看葉片時,可以注意主脈如何連到葉柄,再分出側脈和更細的脈;這些線條是葉片維管組織網絡的外在提示。把新鮮芹菜梗插入染色水的示範,常能看到顏色沿部分維管束往上移動,主要用來理解木質部的水路。木本植物的莖橫切面則能讓人聯想到木質部、形成層和外側組織的相對區域,但單靠肉眼或一個切面,很難判斷整株植物所有物質的運輸狀態。

也可以比較不同發育階段的葉片:成熟、正在進行較多光合作用的葉片常可能是 source,幼葉、莖尖、根或發育中的果實常可能是 sink。這是理解源—庫的觀察線索,不是對每一種植物和每個季節的絕對判定。

這些觀察是用來建立植物構造和功能的連結,不是只靠葉色、莖的外觀或一次染色結果判斷植物是否健康。

容易混淆的地方

  • ✕ 木質部就是木頭,韌皮部就是樹皮。
  • ✓ 木材主要是次生木質部;樹皮則包含多種外側組織,不能和韌皮部完全畫上等號。
  • ✕ 木質部只運水,韌皮部只運糖,而且兩者都只有一種細胞。
  • ✓ 兩者都是由多種細胞組成的維管組織;水和礦物質是木質部的主要長距離運輸內容,糖等有機物是韌皮部的主要運輸內容。
  • ✕ 木質部永遠向上,韌皮部永遠向下。
  • ✓ 木質部的主要根到地上部水路通常向上;韌皮部依 source 和 sink 分配,方向可以向上、向下或側向。
  • ✕ 葉脈只有木質部。
  • ✓ 葉脈通常同時含有木質部和韌皮部,以及包被和支持相關細胞。
  • ✕ 看到盆土很濕,就代表木質部一定能正常把水送到葉片。
  • ✓ 植物的水分運輸還和根部狀態、氧氣、水分勢、蒸散及整體環境有關,不能只由盆土表面判斷。

常見問題

木質部和韌皮部哪一個比較重要?

兩者分工不同,不能用誰比較重要來取代功能比較。木質部主要連接水和礦物質的長距離路線;韌皮部主要分配葉片製造的糖等有機物。植物需要兩條路線彼此配合。

韌皮部運送的糖是肥料嗎?

不是同一件事。韌皮部可運送葉片製造的糖等有機物;肥料通常是植物從外部取得礦物元素的來源。前者是植物體內的有機物分配,後者是外部礦物元素來源,兩者不能互相替代。

為什麼不能說韌皮部就是「向下運輸」?

因為韌皮部依 source 和 sink 的位置運輸。成熟葉可能把物質送到根,也可能送到上方新芽或側邊果實;方向會隨器官位置和生長階段改變。

木質部裡的細胞都是死的嗎?

不是。主要導水的導管分子和管胞成熟時常失去細胞內容物,但木質部還包含其他仍可能有生命活動的細胞,例如薄壁細胞。用「導水細胞常在成熟時失去內容物」比「木質部全是死細胞」精確。

木材和木質部一樣嗎?

不完全一樣。木材主要指木本植物的次生木質部,是木質部的一部分;木質部也存在於草本植物的根、莖和葉脈,不一定都形成我們日常所說的木材。

芹菜染色可以同時看見木質部和韌皮部嗎?

這個示範主要幫助觀察染色水沿木質部相關水路移動的結果,不能直接把它當成韌皮部糖運輸的影像。兩種組織的功能和運輸方式不同。

植物沒有心臟,水怎麼到樹頂?

葉片蒸散會使葉端水勢下降,配合水分子之間的凝聚與木質部細胞壁的作用,讓連續水柱受到向上的拉力。根部不是一個集中式心臟;根壓等因素可以在某些情況補充影響,但不能單獨解釋高大植物的全部水流。

相關詞彙

  • 維管組織(vascular tissue):植物體內負責長距離運輸的組織類別,主要包括木質部和韌皮部。
  • 木質部(xylem):主要運送水和溶解礦物質,也能提供支撐的維管組織。
  • 韌皮部(phloem):主要運送糖等光合產物與其他有機溶質的維管組織。
  • 導管分子與管胞(vessel elements and tracheids):木質部中的主要導水細胞類型。
  • 篩管分子與伴細胞(sieve-tube elements and companion cells):韌皮部中合作進行物質運輸與維持功能的細胞。
  • source:輸出光合產物的組織,例如許多成熟葉片。
  • sink:接收、使用或儲存光合產物的組織,例如根、新芽、果實或種子。
  • 維管形成層(vascular cambium):在具有次生生長的植物中,能產生新的木質部和韌皮部的分生組織;它不是木質部或韌皮部本身。

接著看

已開放 維管束是什麼? 先把木質部和韌皮部放回根、莖、葉的運輸網。 已開放 植物怎麼把水從根送到葉子? 深入木質部、蒸散和根到葉的水分路徑。 已開放 光合作用是什麼? 理解葉片如何製造韌皮部要分配的光合產物。 已開放 葉脈有什麼功能? 從主脈和側脈看葉片裡的維管組織。 已開放 莖的功能是什麼? 看莖如何支撐植物並連接不同器官的運輸路線。