Les racines ont 2 principaux rôles : absorber l'eau et les ions minéraux indispensables à la plante et fixer et ancrer solidement la plante au sol. Le trajet de l'eau entre le sol et l’intérieur de l’arbre à un trajet qui se décompose en trois étapes :
le transfert dans le sol au voisinage immédiat de la racine absorbante ,
la pénétration de l'eau, pour franchir le chemin des racines jusqu’aux vaisseaux xylème,
le transfert hydrique dans les éléments conducteurs du xylème racinaire puis des organes aériens (tronc, branches, feuilles).
Ensuite, les forces permettant l'absorption de l’eau par les racines sont notamment l’osmose et la capillarité. Premièrement, la force osmotique ou osmose. L'osmose est le passage de molécules d'eau, à travers une membrane semi-perméable, depuis le milieu le moins concentré, que l’on appelle milieu hypotonique, en solutés vers le milieu le plus concentré, que l’on appelle milieu hypertonique. Ici, le milieu hypotonique correspond au sol, et le milieu hypertonique correspond aux racines et à la plante. Le phénomène d’osmose s'arrête lorsque les deux liquides séparés par la membrane semi-perméable ont atteint la même concentration. On parle alors de milieux isotoniques. Deuxièmement, la capillarité ou force capillaire. La capillarité est la capacité de l'eau et de certains liquides à monter naturellement, malgré la force de gravité, le long de tubes très fins plongés dans ces liquides. La remontée est d'autant plus forte que le tube est fin. Ici les tubes fins correspondent aux racines et le liquide qui remonte correspond à un mélange d’eau et d’ions minéraux. Ces forces permettent alors la pénétration de l’eau dans les racines.
De plus, l’absorption des éléments nutritifs par le système racinaire est sélective. Elle met en jeu plus de 400 protéines qui règlent les transports de l’eau et des ions minéraux depuis le sol vers le xylème, vaisseaux conducteurs de la sève brute. Les ions minéraux nutritionnels sont des substances inorganiques qui se trouvent dans la terre et/ou dissoutes dans l’eau. Les racines consomment alors de l’énergie pour effectuer tous ces transports, énergie fournie par photosynthèse qui produit des composés carbone, et par la respiration d’oxygène par le sol. Le transfert de ces composés, que l’on appelle alors sève élaborée, car elle est riche en glucides, est assuré par un système vasculaire autre que le xylème, le phloème.
Une des protéines qui règlent les transports de l’eau et des ions minéraux est la protéine aquaporine. En effet, chez les végétaux, les aquaporines ont pour rôle principal le maintien de la teneur des cellules en humidité. Cette fonction s'effectue par ouverture et fermeture des pores associés à ces protéines. Ainsi, elles contrôlent les débits d'eau à l'échelle cellulaire. Les aquaporines servent alors de vannes. Les aquaporines sont ainsi adaptées, tant à des conditions de sécheresse que d'inondation. Dans le premier cas, il y a préservation de la réserve d'eau présente dans la plante, dans le second cas,il y a évacuation des excédents d'eau. De plus, les molécules d'eau ne sont pas les seules à transiter au travers des canaux d'aquaporines. Ces canaux sont mis à contribution dans diverses fonctions physiologiques, telles que l'acquisition des nutriments, la photosynthèse transformant le CO2 en sucres, la réponse aux stress...
Enfin, les racines peuvent s’associer à des micro-organismes pour former des symbioses. Cette symbiose existe chez plus de 90% des plantes. Alors que la plante nourrit le champignon en composés carbonés qu'elle produit par photosynthèse, absente chez le champignon, celui-ci en retour contribue à l'alimentation en eau et en éléments minéraux de la plante.
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