Hvad er geotropisme eller gravitropisme?

den geotropismo det er tyngdekrafts indflydelse på planternes bevægelse. Geotropisme kommer fra ordene "geo", hvilket betyder jord og "tropisme", hvilket betyder bevægelse fremkaldt af en stimulus (Öpik & Rolfe, 2005).

I dette tilfælde er stimulus tyngdekraften, og hvad bevæger sig planten. Da stimulus er tyngdekraft, er denne proces også kendt som gravitropisme (Chen, Rosen, & Masson, 1999, Hangarter, 1997).

I mange år har dette fænomen skabt videnskabernes nysgerrighed, som har undersøgt, hvordan denne bevægelse forekommer i planter.

Mange undersøgelser har vist, at forskellige områder af planten vokser i modsatte retninger (Chen et al., 1999; Morita, 2010; Toyota & Gilroy, 2013)..

Det er blevet observeret, at tyngdekraften spiller en grundlæggende rolle i vejledende plantedelene: den øvre del, dannet af stilken og bladene, vokser opad (negativ gravitropism), mens det nedre område udgøres af rødder, vokser nedad i retning af tyngdekraften (positiv gravitropisme) (Hangarter, 1997).

Disse tyngdekraft-medierede bevægelser sikrer, at planter udfører deres funktioner korrekt.

Øverdelen er orienteret mod sollys for at udføre fotosyntesen, og den nedre del er orienteret mod jordens bund, således at rødderne kan nå vand og næringsstoffer, der er nødvendige for dets udvikling (Chen et al., 1999 ).

Hvordan opstår geotropisme??

Planter er ekstremt følsomme for miljøet, de kan påvirke deres vækst afhængigt af de signaler, de opfatter, for eksempel: lys, tyngdekraft, berøring, næringsstoffer og vand (Wolverton, Paya & Toska, 2011).

Geotropisme er et fænomen, der forekommer i tre faser:

1. detektion: Graviteten opfattes af specialiserede celler kaldet statocytter.

2. Transduktion og transmission: Den fysiske stimulans af tyngdekraften omdannes til et biokemisk signal, der overføres til andre celler i planten.

3. svar: Modtagercellerne vokser på en sådan måde, at der opstår en krumning, der ændrer organets orientering. Således vokser rødderne nedad og stænglerne opad, uanset plantens orientering (Masson et al., 2002, Toyota & Gilroy, 2013).

Figur 1. Eksempel på geotropisme i en plante. Bemærk forskellen i rødderne og stammenes orientering. Redigeret af: Katherine Briceño.

Geotropisme i rødderne

Fænomenet af rotets tilt mod gravitation blev undersøgt for første gang for mange år siden. I den berømte bog "Bevægelsens kraft i planter", Charles Darwin rapporterede, at planternes rødder har tendens til at vokse mod tyngdekraften (Ge & Chen, 2016).

Gravity opdages ved spidsen af ​​roden, og denne information overføres til forlængelseszonen for at bevare væksten.

Hvis ændringer af orientering i forhold til tyngdefeltet, celler reagerer ved at ændre deres størrelse, således at spidsen af ​​roden til fortsætte med at vokse i samme retning af tyngdekraften præsentere positiv geotropism (Sato, Hijazi, Bennett, Vissenberg, & Swarup , 2017; Wolverton et al., 2011).

Darwin og Ciesielski viste, at der var en struktur på toppen af ​​de rødder, der var nødvendigt for geotropisme at forekomme, denne struktur blev kaldt "cap".

De postulerede, at hætten var ansvarlig for at detektere ændringer i orienteringen af ​​rødderne med hensyn til tyngdekraften (Chen et al., 1999).

Senere studier viste, at der i kappen er specielle celler, der sedimenterer i retning af tyngdekraften, kaldes disse celler statocytter.

Statocytter indeholder strukturer svarende til sten, de hedder amyloplaster, fordi de er fulde af stivelse. De tæt pakkede amyloplaster sætter sig ret ved spidsen af ​​rødderne (Chen et al., 1999, Sato et al., 2017, Wolverton et al., 2011).

Fra nyere studier af cellulær og molekylærbiologi er forståelsen af ​​mekanismen, der regulerer rodgeotropi, blevet forbedret.

Det har vist sig, at denne proces kræver transport af et væksthormon kaldet auxin, nævnte transport er kendt som polar auxin transport (Chen et al., 1999, Sato et al., 2017).

Dette blev beskrevet i 1920'erne i Cholodny-Went-modellen, som foreslår, at vækstkurvaturerne skyldes en ulig fordeling af auxiner (Öpik & Rolfe, 2005).

Geotropisme i stilkene

En lignende mekanisme forekommer i planternes stilkere, med den forskel, at deres celler reagerer anderledes end auxin.

I skudd af stængler fremmer stigningen i lokal koncentration af auxin celleudvidelse; det modsatte sker med rodenes celler (Morita, 2010; Taiz & Zeiger, 2002).

Differensialfølsomheden for auxin hjælper med at forklare Darwins oprindelige observation, at stængler og rødder reagerer på en modsat måde i forhold til tyngdekraften. Både i rødder og stilke akkumuleres auxin mod tyngdekraften, på undersiden.

Forskellen er, at stamcellerne reagerer på modsatte måder til rodcellerne (Chen et al., 1999, Masson et al., 2002).

I rødderne hæmmes celleudvidelsen på den nederste side, og krumningen mod tyngdekraften genereres (positiv gravitropisme).

I stængler, auxin akkumuleres også på undersiden imidlertid celle ekspansion stiger og resulterer i krumningen af ​​skaftet modsat den tyngdekraften (negativ gravitropism) (Hangarter 1997 forstand; Morita, 2010; Taiz & Zeiger, 2002).

referencer

1. Chen, R., Rosen, E., & Masson, P.H. (1999). Gravitropisme i højere planter. Plant Physiology, 120, 343-350.
2. Ge, L., & Chen, R. (2016). Negativ gravitropisme i plante rødder. Naturplanter, 155, 17-20.
3. Hangarter, R. P. (1997). Tyngdekraft, lys og planteform. Plant, Cell og 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: En model til undersøgelsen af ​​rod og skydegravitropisme (s. 1-24).
5. Morita, M. T. (2010). Retningsmæssig Gravity Sensing in Gravitropism. Årlig gennemgang af plantebiologi, 61, 705-720.
6. Öpik, H., & Rolfe, S. (2005). Fysiologi af blomstrende planter. (C. U. Press, Ed.) (4. udgave).
7. Sato, E.M., Hijazi, H., Bennett, M.J., Vissenberg, K., & Swarup, R. (2017). Ny indsigt i rotgravitropisk signalering. Journal of Experimental Botany, 66 (8), 2155-2165.
8. Taiz, L., & Zeiger, E. (2002). Plantfysiologi (3. udgave). Sinauer Associates.
9. Toyota, M. & Gilroy, S. (2013). Gravitropisme og mekanisk signalering i planter. American Journal of Botany, 100 (1), 111-125.
10. Wolverton, C., Paya, A. M., & Toska, J. (2011). Root cap-vinkel og gravitropisk responsrate afkobles i Arabidopsis pgm-1-mutanten. Physiology Plantarum, 141, 373-382.