Čo je to Geotropism alebo Gravitropism?



geotropismo je to vplyv gravitácie na pohyb rastlín. Geotropism pochádza zo slov "geo", čo znamená zem a "tropizmus", čo znamená pohyb vyvolaný podnetom (Öpik & Rolfe, 2005).

V tomto prípade je stimulom gravitácia a aké pohyby je rastlina. Keďže podnet je gravitácia, tento proces je tiež známy ako gravitropismus (Chen, Rosen, & Masson, 1999, Hangarter, 1997).

Po mnoho rokov tento fenomén vzbudil zvedavosť vedcov, ktorí skúmali, ako sa tento pohyb vyskytuje v rastlinách.

Mnohé štúdie ukázali, že rôzne oblasti rastliny rastú opačným smerom (Chen et al., 1999; Morita, 2010; Toyota & Gilroy, 2013)..

Bolo pozorované, že gravitačná sila zohráva zásadnú úlohu v orientácii častí rastliny: horná časť, tvorená stonkou a listami, rastie smerom nahor (negatívna gravitropismus), zatiaľ čo dolná zóna tvorená korene, rastie smerom dole v smere gravitácie (pozitívny gravitropismus) (Hangarter, 1997).

Tieto pohyby sprostredkované gravitáciou zabezpečujú, že rastliny vykonávajú svoje funkcie správne.

Horná časť je orientovaná na slnečné svetlo, aby sa vykonala fotosyntéza, a spodná časť je orientovaná na dno zeme, takže korene môžu dosiahnuť vodu a živiny potrebné na jej rozvoj (Chen et al., 1999 ).

Ako sa vyskytuje geotropismus??

Rastliny sú mimoriadne citlivé na životné prostredie, môžu ovplyvniť ich rast v závislosti od signálov, ktoré vnímajú, napríklad: svetlo, gravitácia, dotyk, živiny a voda (Wolverton, Paya, & Toska, 2011).

Geotropism je jav, ktorý sa vyskytuje v troch fázach:

  1. odhalenie: Vnímanie gravitácie vykonávajú špecializované bunky nazývané statocysty.

  2. Prenos a prenosFyzický stimul gravitácie sa premieňa na biochemický signál, ktorý sa prenáša do iných buniek rastliny.

  3. odpoveď: bunky príjemcu rastú takým spôsobom, že sa vytvára zakrivenie, ktoré mení orientáciu orgánu. Korene tak rastú smerom dolu a stonky nahor, bez ohľadu na orientáciu rastliny (Masson et al., 2002, Toyota & Gilroy, 2013).

Obrázok 1. Príklad geotropismu v rastline. Všimnite si rozdiel v orientácii koreňov a stonky. Upravil: Katherine Briceño.

Geotropism v koreňoch

Fenomén náklonu koreňa smerom k gravitácii sa prvýkrát študoval pred mnohými rokmi. V slávnej knihe "Sila pohybu v rastlináchCharles Darwin uviedol, že korene rastlín majú tendenciu rásť smerom k gravitácii (Ge & Chen, 2016).

Gravitácia sa zisťuje na špičke koreňa a táto informácia sa prenáša do zóny predĺženia, aby sa zachoval smer rastu.

Ak existujú zmeny orientácie vzhľadom na gravitačné pole, bunky reagujú zmenou ich veľkosti, takže vrchol koreňa naďalej rastie v rovnakom smere gravitácie, čo predstavuje pozitívny geotropismus (Sato, Hijazi, Bennett, Vissenberg, & Swarup , 2017; Wolverton et al., 2011).

Darwin a Ciesielski ukázali, že na špičke koreňov bola štruktúra, ktorá bola nevyhnutná pre geotropiu, táto štruktúra sa nazýva "čiapka".

Predpokladali, že čiapočka je zodpovedná za detekciu zmien v orientácii koreňov vzhľadom na gravitačnú silu (Chen et al., 1999)..

Neskoršie štúdie ukázali, že v uzávere sú špeciálne bunky, ktoré sedimentujú v smere gravitácie, tieto bunky sa nazývajú statocysty.

Statocysty obsahujú štruktúry podobné kameňom, nazývajú sa amyloplasty, pretože sú plné škrobu. Husté balené amyloplasty sa usadzujú priamo na špičke koreňov (Chen et al., 1999, Sato et al., 2017, Wolverton et al., 2011).

Z nedávnych štúdií bunkovej a molekulárnej biológie sa zlepšilo pochopenie mechanizmu, ktorý riadi koreňovú geotropiu.

Ukázalo sa, že tento proces vyžaduje transport rastového hormónu nazývaného auxín, uvedený transport je známy ako polárny transport auxínov (Chen et al., 1999, Sato et al., 2017)..

Toto bolo opísané v dvadsiatych rokoch minulého storočia v modeli Cholodny-Went, ktorý navrhuje, aby boli zakrivenia rastu spôsobené nerovnomerným rozdelením auxínov (Öpik & Rolfe, 2005)..

Geotropism v stonkách

Podobný mechanizmus sa vyskytuje v kmeňoch rastlín, s tým rozdielom, že ich bunky reagujú odlišne na auxín.

Zvýšenie lokálnej koncentrácie auxínu u výhonkov stoniek podporuje expanziu buniek; opak sa stane s bunkami koreňa (Morita, 2010; Taiz & Zeiger, 2002).

Rozdielna citlivosť na auxín pomáha vysvetliť Darwinovo pôvodné pozorovanie, že stonky a korene reagujú opačne na gravitáciu. V koreňoch aj stonkách sa auxín akumuluje smerom k gravitácii na spodnej strane.

Rozdiel je v tom, že kmeňové bunky reagujú opačne na koreňové bunky (Chen et al., 1999, Masson et al., 2002)..

V koreňoch sa inhibuje expanzia buniek na spodnej strane a vytvára sa zakrivenie smerom k gravitácii (pozitívny gravitropismus).

V stonkách sa na dolnej strane akumuluje aj auxín, ale rast buniek sa zvyšuje a vedie k zakriveniu kmeňa v opačnom smere k gravitácii (negatívna gravitropismus) (Hangarter, 1997; Morita, 2010; Zeiger, 2002).

referencie

  1. Chen, R., Rosen, E., & Masson, P. H. (1999). Gravitropism vo vyšších rastlinách. Plant Physiology, 120, 343-350.
  2. Ge, L., & Chen, R. (2016). Negatívny gravitropism v koreňoch rastlín. Nature Plants, 155, 17-20.
  3. Hangarter, R.P. (1997). Gravitácia, svetlo a forma rastliny. Plant, Cell and Environment, 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 pre štúdium koreňových a výstrelových gravitropismov (str. 1-24).
  5. Morita, M. T. (2010). Smerové gravitačné snímanie v gravitropisme. Výročná správa Plant Biology, 61, 705-720.
  6. Öpik, H., & Rolfe, S. (2005). Fyziológia kvitnúcich rastlín. (C. U. Press, vyd.) (4. vydanie).
  7. Sato, E. M., Hijazi, H., Bennett, M. J., Vissenberg, K., & Swarup, R. (2017). Nové pohľady na koreňovú gravitropnú signalizáciu. Journal of Experimental Botany, 66 (8), 2155-2165.
  8. Taiz, L., & Zeiger, E. (2002). Plant Physiology (3. vydanie). Sinauer Associates.
  9. Toyota, M., & Gilroy, S. (2013). Gravitropismus a mechanická signalizácia v rastlinách. American Journal of Botany, 100 (1), 111-125.
  10. Wolverton, C., Paya, A.M., & Toska, J. (2011). U kohútika Arabidopsis pgm-1 sa oddeľuje uhol koreňového viečka a gravitropná odpoveď. Physiology Plantarum, 141, 373-382.