Kaj je geotropizem ali gravitropizem?



The geotropizem to je vpliv gravitacije na gibanje rastlin. Geotropizem izhaja iz besede "geo", kar pomeni zemlja in "tropizem", kar pomeni gibanje, ki ga sproži dražljaj (Öpik & Rolfe, 2005)..

V tem primeru je spodbuda gravitacija in kaj se giblje rastlina. Ker je dražljaj gravitacija, je ta proces znan tudi kot gravitropizem (Chen, Rosen, & Masson, 1999, Hangarter, 1997)..

Ta pojav je že vrsto let vzbudil radovednost znanstvenikov, ki so raziskovali, kako se to gibanje dogaja v rastlinah.

Številne študije so pokazale, da različna območja rastline rastejo v nasprotnih smereh (Chen et al., 1999; Morita, 2010; Toyota & Gilroy, 2013)..

Ugotovljeno je bilo, da ima gravitacijska sila temeljno vlogo pri orientaciji delov rastline: zgornji del, ki ga tvorijo steblo in listi, raste navzgor (negativni gravitropizem), medtem ko je spodnje območje sestavljeno iz korenine, raste navzdol v smeri gravitacije (pozitivni gravitropizem) (Hangarter, 1997).

Ti gibi, ki jih posreduje gravitacija, zagotavljajo, da rastline pravilno izvajajo svoje funkcije.

Zgornji del je usmerjen proti sončni svetlobi za izvedbo fotosinteze, spodnji del pa je usmerjen proti dnu zemlje, tako da lahko korenine dosežejo vodo in hranila, potrebna za njen razvoj (Chen et al., 1999). ).

Kako poteka geotropizem??

Rastline so zelo občutljive na okolje, vplivajo na njihovo rast, odvisno od signalov, ki jih zaznavajo, na primer: svetloba, gravitacija, dotik, hranila in voda (Wolverton, Paya, & Toska, 2011).

Geotropizem je pojav, ki se pojavlja v treh fazah:

  1. Zaznavanje: zaznavanje gravitacije izvajajo specializirane celice, imenovane statocysts.

  2. Transdukcija in prenos: fizikalni dražljaj gravitacije se pretvori v biokemični signal, ki se prenaša v druge celice rastline.

  3. Odgovor: prejemne celice rastejo tako, da nastane ukrivljenost, ki spremeni usmerjenost organa. Tako korenine rastejo navzdol, stebla pa navzgor, ne glede na orientacijo rastline (Masson et al., 2002, Toyota & Gilroy, 2013)..

Slika 1. Primer geotropizma v obratu. Upoštevajte razliko v orientaciji korenin in stebla. Uredil: Katherine Briceño.

Geotropizem v koreninah

Pojav nagiba korena proti gravitaciji je bil prvič raziskan že pred mnogimi leti. V slavni knjigi "Moč gibanja v rastlinahCharles Darwin je poročal, da korenine rastlin rastejo proti gravitaciji (Ge & Chen, 2016).

Gravitacija je zaznana na konici korena in ta informacija se prenese v območje raztezanja, da se ohrani smer rasti.

Če pride do spremembe orientacije glede na gravitacijsko polje, se celice odzovejo s spremembo svoje velikosti, tako da konica korena še naprej raste v isti smeri gravitacije, ki predstavlja pozitiven geotropizem (Sato, Hijazi, Bennett, Vissenberg, & Swarup). , 2017; Wolverton et al., 2011).

Darwin in Ciesielski sta pokazala, da je na koncu korenin obstajala struktura, ki je bila potrebna za pojav geotropizma, ta struktura se je imenovala "kapa"..

Domnevali so, da je kapa odgovorna za odkrivanje sprememb v orientaciji korenin glede na silo teže (Chen et al., 1999)..

Kasnejše študije so pokazale, da so v pokrovčku posebne celice, ki se usedajo v smeri gravitacije, te celice pa se imenujejo statociste..

Statociste vsebujejo strukture, podobne kamnom, imenujemo jih amiloplasti, ker so polni škroba. Gosto pakirani amiloplasti se naselijo desno na konici korenin (Chen et al., 1999, Sato et al., 2017, Wolverton et al., 2011)..

Iz nedavnih študij celične in molekularne biologije se je izboljšalo razumevanje mehanizma, ki ureja korensko geotropijo.

Dokazano je bilo, da ta postopek zahteva transport rastnega hormona, imenovanega auksin, omenjeni transport pa je znan kot transport polarnega auksina (Chen et al., 1999, Sato et al., 2017)..

To je bilo opisano v dvajsetih letih 20. stoletja v Cholodny-Wentovem modelu, ki predlaga, da so krivulje rasti posledica neenake porazdelitve avksinov (Öpik & Rolfe, 2005)..

Geotropizem v steblih

Podoben mehanizem se pojavi v steblih rastlin, z razliko, da se njihove celice različno odzivajo na auksin.

V poganjkih stebel povečanje lokalne koncentracije auksina pospešuje celično ekspanzijo; nasprotno se zgodi s celicami korena (Morita, 2010; Taiz & Zeiger, 2002).

Različna občutljivost na auksin pomaga razložiti Darwinovo prvotno opazovanje, da se stebla in korenine odzivajo na nasprotni način kot gravitacija. V koreninah in steblih se avsin kopiči proti gravitaciji na spodnji strani.

Razlika je v tem, da se izvorne celice odzivajo na nasprotne načine na celice korenin (Chen et al., 1999, Masson et al., 2002)..

V koreninah se na spodnji strani zavira širjenje celic, nastaja ukrivljenost proti gravitaciji (pozitivni gravitropizem)..

V steblih se avsin tudi nabira na spodnji strani, vendar se celična ekspanzija poveča in povzroči ukrivljenost stebla v nasprotni smeri od gravitacije (negativni gravitropizem) (Hangarter, 1997; Morita, 2010; Zeiger, 2002).

Reference

  1. Chen, R., Rosen, E., & Masson, P.H. (1999). Gravitropizem v višjih rastlinah. Plant Physiology, 120, 343-350.
  2. Ge, L., & Chen, R. (2016). Negativni gravitropizem v koreninah rastlin. Naravne rastline, 155, 17-20.
  3. Hangarter, R. P. (1997). Gravitacijska, svetlobna in rastlinska oblika. Plant, celica in okolje, 20, 796-800.
  4. Masson, P.H., Tasaka, M., Morita, M.T., Guan, C., Chen, R., Masson, P.H., ... Chen, R. (2002). Arabidopsis thaliana: Model za študij gravitropizma korenin in puščic (str. 1-24).
  5. Morita, M.T. (2010). Usmerjeni gravitacijski občutek v gravitropizmu. Letni pregled rastlinske biologije, 61, 705-720.
  6. Öpik, H., & Rolfe, S. (2005). Fiziologija cvetočih rastlin. (C. U. Press, Ed.) (4. izd.).
  7. Sato, E.M., Hijazi, H., Bennett, M.J., Vissenberg, K., & Swarup, R. (2017). Novi vpogled v gravitropsko signalizacijo korenin. Journal of Experimental Botany, 66 (8), 2155-2165.
  8. Taiz, L., in Zeiger, E. (2002). Rastlinska fiziologija (3. izd.). Sinauer Associates.
  9. Toyota, M., & Gilroy, S. (2013). Gravitropizem in mehanska signalizacija v rastlinah. American Journal of Botany, 100 (1), 111-125.
  10. Wolverton, C., Paya, A.M., & Toska, J. (2011). V mutantu Arabidopsis pgm-1 sta odkrita kota korenine in stopnja odziva na gravitropijo. Physiology Plantarum, 141,337-382.