Što je geotropizam ili gravitropizam?



geotropismo to je utjecaj gravitacije na kretanje biljaka. Geotropizam dolazi od riječi "geo", što znači zemlja i "tropizam", što znači da je pokret potaknut poticajima (Öpik & Rolfe, 2005).

U ovom slučaju, poticaj je gravitacija i ono što se pokreće je biljka. Budući da je poticaj gravitacija, taj je proces poznat i kao gravitropizam (Chen, Rosen, & Masson, 1999, Hangarter, 1997)..

Već dugi niz godina ova je pojava pobudila znatiželju znanstvenika koji su istraživali kako se to kretanje događa u biljkama.

Mnoge studije su pokazale da različita područja biljke rastu u suprotnim smjerovima (Chen i sur., 1999; Morita, 2010; Toyota & Gilroy, 2013)..

Primijećeno je da sila gravitacije igra temeljnu ulogu u orijentaciji dijelova biljke: gornji dio, formiran od stabljike i lišća, raste prema gore (negativni gravitropizam), dok je donja zona sastavljena od korijeni, raste prema dolje u smjeru gravitacije (pozitivni gravitropizam) (Hangarter, 1997).

Ti pokreti posredovani gravitacijom osiguravaju da biljke pravilno obavljaju svoje funkcije.

Gornji dio orijentiran je prema sunčevoj svjetlosti kako bi se izvršila fotosinteza, a donji dio orijentiran je prema dnu zemlje, tako da korijeni mogu doseći vodu i hranjive tvari potrebne za njegov razvoj (Chen et al., 1999). ).

Kako se događa geotropizam??

Biljke su izuzetno osjetljive na okoliš, mogu utjecati na njihov rast ovisno o signalima koje opažaju, primjerice: svjetlost, gravitacija, dodir, hranjive tvari i voda (Wolverton, Paya, & Toska, 2011).

Geotropizam je fenomen koji se odvija u tri faze:

  1. otkrivanje: percepciju gravitacije provode specijalizirane stanice nazvane statocysts.

  2. Transdukcija i prijenos: fizički poticaj gravitacije pretvara se u biokemijski signal koji se prenosi na druge stanice biljke.

  3. odgovor: stanice primatelja rastu na takav način da nastaje zakrivljenost koja mijenja orijentaciju organa. Tako korijeni rastu prema dolje, a stabljike prema gore, bez obzira na orijentaciju biljke (Masson i sur., 2002, Toyota & Gilroy, 2013).

Slika 1. Primjer geotropizma u biljci. Zabilježite razliku u orijentaciji korijena i stabljike. Uredio: Katherine Briceño.

Geotropizam u korijenu

Fenomen nagiba korijena prema gravitaciji prvi je put proučavan prije mnogo godina. U slavnoj knjizi "Snaga kretanja u biljkamaCharles Darwin je izvijestio da korijenje biljaka raste prema gravitaciji (Ge & Chen, 2016).

Gravitacija se detektira na vrhu korijena i ta se informacija prenosi u zonu rastezanja kako bi se održao smjer rasta.

Ako postoje promjene orijentacije s obzirom na polje gravitacije, stanice reagiraju promjenom svoje veličine, tako da vrh korijena nastavlja rasti u istom smjeru gravitacije koji predstavlja pozitivan geotropizam (Sato, Hijazi, Bennett, Vissenberg i Swarup). , 2017; Wolverton i dr., 2011).

Darwin i Ciesielski su pokazali da je na vrhu korijena postojala struktura koja je bila nužna za pojavu geotropizma, ta struktura se zvala "kapa".

Postulirali su da je kapa odgovorna za otkrivanje promjena u orijentaciji korijena, s obzirom na silu gravitacije (Chen et al., 1999)..

Kasnije studije su pokazale da u čepu postoje posebne stanice koje se talože u smjeru gravitacije, te se stanice nazivaju statociste..

Statociste sadrže strukture slične kamenju, nazivaju se amiloplasti jer su pune škroba. Gusto pakirani amiloplasti smjestili su se točno na vrhu korijena (Chen i sur., 1999, Sato i sur., 2017, Wolverton i sur., 2011)..

Iz nedavnih studija stanične i molekularne biologije, poboljšano je razumijevanje mehanizma koji upravlja geotropijom korijena.

Pokazalo se da taj proces zahtijeva transport hormona rasta zvanog auksin, a navedeni transport je poznat kao transport polarnog auksina (Chen et al., 1999, Sato i sur., 2017)..

To je opisano 1920-ih u Cholodny-Wentovom modelu, koji predlaže da su krivulje rasta posljedica nejednake raspodjele auksina (Öpik & Rolfe, 2005)..

Geotropizam u stabljikama

Sličan mehanizam pojavljuje se u stabljikama biljaka, s tom razlikom što njihove stanice različito reagiraju na auksin.

U izdancima stabljika povećanje lokalne koncentracije auksina potiče stanično širenje; suprotno se događa s stanicama korijena (Morita, 2010; Taiz & Zeiger, 2002).

Različita osjetljivost na auksin pomaže objasniti Darwinovo izvorno zapažanje da stabljike i korijeni reagiraju suprotno od gravitacije. U korijenu i stabljikama, auksin se akumulira prema gravitaciji na donjoj strani.

Razlika je u tome što matične stanice reagiraju suprotno od stanica korijena (Chen i sur., 1999, Masson i sur., 2002)..

U korijenima, ekspanzija stanica je inhibirana na donjoj strani i nastaje zakrivljenost prema gravitaciji (pozitivna gravitropizam).

U stabljima se auksin akumulira i na donjoj strani, međutim, ekspanzija stanica se povećava i rezultira zakrivljenjem stabljike u suprotnom smjeru od gravitacije (negativni gravitropizam) (Hangarter, 1997; Morita, 2010; Zeiger, 2002).

reference

  1. Chen, R., Rosen, E., i Masson, P.H. (1999). Gravitropizam u višim biljkama. Plant Physiology, 120, 343-350.
  2. Ge, L., & Chen, R. (2016). Negativna gravitropizam u korijenu biljaka. Prirodne biljke, 155, 17-20.
  3. Hangarter, R.P. (1997). Gravitacijski, svjetlosni i biljni oblik. Plant, Cell i 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 za proučavanje gravitropizma korijena i pucanja (str. 1-24).
  5. Morita, M.T. (2010). Smjerna osjetljivost gravitacije u gravitropizmu. Godišnji pregled biljne biologije, 61, 705-720.
  6. Öpik, H., & Rolfe, S. (2005). Fiziologija cvjetnih biljaka. (C. U. Press, ur.) (4. izdanje).
  7. Sato, E.M., Hijazi, H., Bennett, M.J., Vissenberg, K., & Swarup, R. (2017). Novi uvidi u gravitropsko signaliziranje korijena. Journal of Experimental Botany, 66 (8), 2155-2165.
  8. Taiz, L., i Zeiger, E. (2002). Fiziologija biljaka (3. izd.). Sinauer Associates.
  9. Toyota, M., & Gilroy, S. (2013). Gravitropizam i mehanička signalizacija u biljkama. American Journal of Botany, 100 (1), 111-125.
  10. Wolverton, C., Paya, A.M., & Toska, J. (2011). U kutu Arabidopsis pgm-1 mutiraju se kut ugljena korijena i brzina odgovora gravitropije. Physiology Plantarum, 141, 373-382.