Какво е геотропизъм или гравитропизъм?

на geotropismo това е влиянието на гравитацията върху движението на растенията. Геотропизмът идва от думите "geo", което означава земя и "тропизъм", което означава движение, провокирано от стимул (Öpik & Rolfe, 2005).

В този случай стимулът е гравитацията и това, което се движи е растението. Тъй като стимулът е гравитация, този процес е известен също като гравитропизъм (Chen, Rosen, & Masson, 1999, Hangarter, 1997)..

В продължение на много години този феномен предизвиква любопитството на учените, които са изследвали как това движение се случва в растенията.

Много изследвания показват, че различни области на растението растат в противоположни посоки (Chen et al., 1999; Morita, 2010; Toyota & Gilroy, 2013)..

Установено е, че силата на гравитацията играе основна роля в ориентацията на частите на растението: горната част, образувана от стъблото и листата, нараства нагоре (отрицателен гравитропизъм), докато долната зона, съставена от корени, расте надолу в посока на гравитацията (позитивен гравитропизъм) (Hangarter, 1997).

Тези движени от гравитацията движения гарантират, че растенията изпълняват функциите си правилно.

Горната част е ориентирана към слънчевата светлина за осъществяване на фотосинтеза, а долната част е ориентирана към дъното на земята, така че корените могат да достигнат водата и хранителните вещества, необходими за нейното развитие (Chen et al., 1999). ).

Как се случва геотропизмът??

Растенията са изключително чувствителни към околната среда, те могат да повлияят на техния растеж в зависимост от сигналите, които възприемат, например: светлина, гравитация, допир, хранителни вещества и вода (Wolverton, Paya, & Toska, 2011).

Геотропизмът е явление, което се проявява в три фази:

1. откриване: възприемането на гравитацията се извършва от специализирани клетки, наречени статични.

2. Трансдукция и предаване: физическият стимул на гравитацията се преобразува в биохимичен сигнал, който се предава на други клетки на растението.

3. отговор: клетките на реципиента растат по такъв начин, че се генерира кривина, която променя ориентацията на органа. Така корените растат надолу, а стъблата нагоре, независимо от ориентацията на растението (Masson et al., 2002, Toyota & Gilroy, 2013).

Фигура 1. Пример за геотропизъм в растение. Обърнете внимание на разликата в ориентацията на корените и стъблото. Редактирано от: Katherine Briceño.

Геотропизъм в корените

Феноменът на наклона на корена към гравитацията е изследван за първи път преди много години. В известната книга "Силата на движение в растенията", Чарлз Дарвин съобщи, че корените на растенията са склонни да растат към гравитацията (Ge & Chen, 2016).

Гравитацията се открива на върха на корена и тази информация се предава в зоната на удължаване, за да се поддържа посоката на растеж.

Ако има промени в ориентацията по отношение на полето на гравитацията, клетките реагират чрез промяна на техния размер, така че върхът на корена продължава да расте в същата посока на тежестта, като представя позитивен геотропизъм (Sato, Hijazi, Bennett, Vissenberg, & Swarup). , 2017; Wolverton et al., 2011).

Дарвин и Ciesielski показаха, че на върха на корените има структура, необходима за възникване на геотропизъм, тази структура се нарича "шапка"..

Те предположили, че капачката е отговорна за откриването на промени в ориентацията на корените, по отношение на силата на гравитацията (Chen et al., 1999)..

По-късните изследвания показват, че в шапката има специални клетки, които се утаяват по посока на гравитацията, тези клетки се наричат ​​статоцисти.

Статоцитите съдържат структури, подобни на камъни, те се наричат ​​амилопласти, защото са пълни с нишесте. Гъсто опакованите амилопласти се установяват точно на върха на корените (Chen et al., 1999, Sato et al., 2017, Wolverton et al., 2011)..

От последните проучвания на клетъчната и молекулярната биология е подобрено разбирането на механизма, който управлява кореновата геотропия.

Показано е, че този процес изисква транспортиране на растежен хормон, наречен ауксин, като споменатият транспорт е известен като полярния ауксинов транспорт (Chen et al., 1999, Sato et al., 2017)..

Това е описано през 20-те години на 20-ти век в модела на Холодни-Уент, който предполага, че кривите на растежа се дължат на неравномерно разпределение на ауксини (Öpik & Rolfe, 2005)..

Геотропизъм в стъблата

Подобен механизъм се появява в стъблата на растенията, с разликата, че техните клетки реагират различно на ауксин.

При издънките на стъблата увеличаването на локалната концентрация на ауксин насърчава клетъчната експанзия; обратното се случва с клетките на корена (Morita, 2010; Taiz & Zeiger, 2002).

Различната чувствителност към ауксин помага да се обясни първоначалното наблюдение на Дарвин, че стъблата и корените реагират по обратен начин на гравитацията. И в корените, и в стъблата, ауксинът се натрупва към гравитацията отдолу.

Разликата е, че стволовите клетки реагират противоположно на кореновите клетки (Chen et al., 1999, Masson et al., 2002)..

В корените, клетъчната експанзия е потисната от долната страна и се образува кривината към гравитацията (положително гравитропизъм).

В стъблата, ауксин също се натрупва от долната страна, обаче, клетъчното разширяване се увеличава и води до изкривяване на стъблото в обратна посока на гравитацията (отрицателен гравитропизъм) (Hangarter, 1997; Morita, 2010; Zeiger, 2002).

препратки

1. Chen, R., Rosen, E., & Masson, P.H. (1999). Гравитропизъм във висшите растения. Plant Physiology, 120, 343-350.
2. Ge, L., & Chen, R. (2016). Отрицателен гравитропизъм в корените на растенията. Nature Plants, 155, 17-20.
3. Hangarter, R.P. (1997). Гравитация, светлина и форма на растение. Растение, клетка и околна среда, 20, 796-800.
4. Masson, P.H., Tasaka, М., Morita, M.T., Guan, C., Chen, R., Masson, P.H., ... Chen, R. (2002). Arabidopsis thaliana: Модел за изследване на гравитропизма на корените и издънките (стр. 1-24).
5. Морита, М. Т. (2010). Насочено усещане за гравитация в гравитропизъм. Годишен преглед на растителната биология, 61, 705-720.
6. Öpik, H., & Rolfe, S. (2005). Физиологията на цъфтящите растения. (C. U. Press, Ed.) (4-то изд.).
7. Sato, Е.М., Hijazi, H., Bennett, M.J., Vissenberg, K., & Swarup, R. (2017). Нови познания за коренната гравитропна сигнализация. Journal of Experimental Botany, 66 (8), 2155-2165.
8. Taiz, L., & Zeiger, E. (2002). Физиология на растенията (3-то издание). Sinauer Associates.
9. Toyota, M., & Gilroy, S. (2013). Гравитропизъм и механична сигнализация в растенията. American Journal of Botany, 100 (1), 111-125.
10. Wolverton, C., Paya, A.M., & Toska, J. (2011). Ъгълът на кореновата капачка и гравитропният отговор са разединени в мутанта Arabidopsis pgm-1. Physiology Plantarum, 141, 373-382.