Kas yra geotropizmas ar gravitropizmas?



The geotropizmas tai yra gravitacijos įtaka augalų judėjimui. Geotropizmas kilęs iš žodžių „geo“, kuris reiškia žemę ir „tropizmą“, o tai reiškia judesį, kurį sukelia stimulas (Öpik & Rolfe, 2005).

Šiuo atveju stimulas yra gravitacija, o kas juda - augalas. Kadangi stimulas yra gravitacija, šis procesas taip pat žinomas kaip gravitropizmas (Chen, Rosen, & Masson, 1999, Hangarter, 1997).

Jau daugelį metų šis reiškinys sukėlė mokslininkų smalsumą, kurie ištyrė, kaip šis judėjimas vyksta augaluose.

Daugelis tyrimų parodė, kad skirtingos augalų teritorijos auga priešinga kryptimi (Chen ir kt., 1999; Morita, 2010; Toyota & Gilroy, 2013)..

Pastebėta, kad gravitacijos jėga vaidina pagrindinį vaidmenį augalų dalių orientacijoje: viršutinė dalis, kurią sudaro stiebas ir lapai, auga aukštyn (neigiamas gravitropizmas), o apatinė zona, kurią sudaro šaknys, auga žemyn gravitacijos kryptimi (teigiamas gravitropizmas) (Hangarteris, 1997).

Šie judėjimo jėgos judesiai užtikrina, kad augalai tinkamai atliktų savo funkcijas.

Viršutinė dalis yra orientuota į saulės šviesą fotosintezei atlikti, o apatinė dalis yra orientuota į žemės dugną, todėl šaknys gali pasiekti vandenį ir maistines medžiagas, reikalingas jo vystymuisi (Chen ir kt., 1999) ).

Kaip vyksta geotropizmas??

Augalai yra labai jautrūs aplinkai, jie gali turėti įtakos jų augimui, priklausomai nuo jų suvokiamų signalų, pavyzdžiui: šviesa, gravitacija, liesti, maistinės medžiagos ir vanduo (Wolverton, Paya, & Toska, 2011).

Geotropizmas yra reiškinys, kuris vyksta trimis etapais:

  1. Aptikimas: gravitacijos suvokimą atlieka specializuotos ląstelės, vadinamos statocistais.

  2. Perdavimas ir perdavimas: fizinis gravitacijos stimulas paverčiamas biocheminiu signalu, kuris perduodamas kitoms augalo ląstelėms.

  3. Atsakymas: recipiento ląstelės auga taip, kad atsiranda kreivė, keičianti organo orientaciją. Taigi, šaknys auga žemyn ir stiebai aukštyn, nepriklausomai nuo augalo orientacijos (Masson ir kt., 2002, Toyota & Gilroy, 2013).

1 paveikslas. Geotropizmo augale pavyzdys. Atkreipkite dėmesį į šaknų ir stiebo orientacijos skirtumą. Redagavo: Katherine Briceño.

Geotropizmas šaknis

Pirmą kartą prieš daugelį metų buvo tiriamas šaknies pasvirimo reiškinys į gravitaciją. Į garsiąją knygą "Augalų judėjimo galia", Charlesas Darwinas pranešė, kad augalų šaknys linksta augti link gravitacijos (Ge & Chen, 2016).

Gręžtumas aptinkamas šaknų gale ir ši informacija perduodama į pailgėjimo zoną, siekiant išlaikyti augimo kryptį.

Jei yra orientacijos pokyčiai pagal gravitacijos lauką, ląstelės reaguoja keisdamos jų dydį, kad šaknų galas ir toliau augtų tokioje pačioje gravitacijos kryptyje, kur yra teigiamas geotropizmas (Sato, Hijazi, Bennett, Vissenberg ir Swarup) , 2017; Wolverton ir kt., 2011).

Darvinas ir Ciesielskis parodė, kad šaknų gale buvo geotropizmui reikalinga struktūra, ši struktūra buvo vadinama „dangteliu“..

Jie teigė, kad dangtelis buvo atsakingas už šaknų orientacijos pokyčių nustatymą gravitacijos jėgos atžvilgiu (Chen ir kt., 1999).

Vėlesni tyrimai parodė, kad dangtelyje yra specialių ląstelių, kurios nusėda gravitacijos kryptimi, ir šios ląstelės vadinamos statocistais.

Statocistuose yra panašių į akmenų struktūrų, jie vadinami amiloplastais, nes jie yra krakmolo pilnas. Tankiai supakuoti amiloplastai nusileidžia ties šaknų galu (Chen ir kt., 1999, Sato et al., 2017, Wolverton ir kt., 2011).

Iš neseniai atliktų ląstelių ir molekulinės biologijos tyrimų pagerėjo šaknų geotropiją reglamentuojančio mechanizmo supratimas.

Buvo įrodyta, kad šiam procesui reikalingas augimo hormono, vadinamo auksinu, transportavimas, minėtas transportavimas vadinamas poliniu auksino transportu (Chen ir kt., 1999, Sato et al., 2017)..

Tai buvo aprašyta 1920-aisiais Cholodny-Went modeliu, kuriame siūloma, kad augimo kreivės atsirastų dėl nevienodo auksinų pasiskirstymo (Öpik & Rolfe, 2005).

Geotropizmas stiebuose

Panašus mechanizmas atsiranda augalų stiebuose, nes jų ląstelės reaguoja skirtingai nuo auksino.

Stiebų ūgliuose vietinės auksino koncentracijos padidėjimas skatina ląstelių išplitimą; priešingai atsitinka šaknų ląstelėms (Morita, 2010; Taiz & Zeiger, 2002).

Diferencinis jautrumas auksinui padeda paaiškinti pradinį Darwino stebėjimą, kad stiebai ir šaknys reaguoja priešingai nei gravitacija. Tiek šaknis, tiek stiebai, auksinas kaupiasi į gravitaciją, apačioje.

Skirtumas yra tas, kad kamieninės ląstelės reaguoja priešingai nei šaknų ląstelės (Chen ir kt., 1999, Masson ir kt., 2002).

Šakniuose ląstelių išplitimas yra slopinamas apatinėje pusėje, o kreivumas link gravitacijos (teigiamas gravitropizmas).

Stiebuose auksinas taip pat kaupiasi apatinėje pusėje, tačiau ląstelių plėtra didėja ir sukelia stiebo kreivumą priešinga gravitacijos kryptimi (neigiamas gravitropizmas) (Hangarter, 1997; Morita, 2010; Zeiger, 2002).

Nuorodos

  1. Chen, R., Rosen, E. ir Masson, P. H. (1999). Gravitropizmas aukštesniuose augaluose. Augalų fiziologija, 120, 343-350.
  2. Ge, L., ir Chen, R. (2016). Neigiamas gravitropizmas augalų šaknyse. Gamtos augalai, 155, 17-20.
  3. Hangarter, R. P. (1997). Gravitacija, šviesa ir augalų forma. 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: Šaknų ir šaudymo gravitropizmo tyrimo modelis (1-24 psl.).
  5. Morita, M. T. (2010). Kryptinis gravitacijos jutimas gravitropizme. Metinė Augalų biologijos apžvalga, 61, 705-720.
  6. Öpik, H., ir Rolfe, S. (2005). Žydinčių augalų fiziologija. (C. U. Press, red.) (4-asis red.).
  7. Sato, E.M., Hijazi, H., Bennett, M.J., Vissenberg, K., ir Swarup, R. (2017). Naujos įžvalgos apie šaknų gravitropinį signalizavimą. Journal of Experimental Botany, 66 (8), 2155-2165.
  8. Taiz, L. ir Zeiger, E. (2002). Augalų fiziologija (3-asis red.). „Sinauer Associates“.
  9. Toyota, M., ir Gilroy, S. (2013). Gravitropizmas ir mechaninis signalizavimas augaluose. American Journal of Botany, 100 (1), 111-125.
  10. Wolverton, C., Paya, A.M., ir Toska, J. (2011). „Arabidopsis pgm-1“ mutantą atjungia šaknų dangtelio kampas ir gravitropinis atsako dažnis. Physiology Plantarum, 141, 373-382.