Mikä on geotropismi tai gravitropismi?

geotropismo se on painovoiman vaikutus kasvien liikkumiseen. Geotropismi tulee sanoista "geo", joka tarkoittaa maapalloa ja "tropismia", joka tarkoittaa ärsykkeen aiheuttamaa liikettä (Öpik & Rolfe, 2005).

Tässä tapauksessa ärsyke on painovoima ja mitä liikkeitä on kasvi. Koska ärsyke on painovoima, tätä prosessia kutsutaan myös gravitropismiksi (Chen, Rosen, & Masson, 1999, Hangarter, 1997).

Monta vuotta tämä ilmiö on herättänyt tutkijoiden uteliaisuutta, jotka ovat tutkineet, miten tämä liike tapahtuu kasveissa.

Monet tutkimukset ovat osoittaneet, että laitoksen eri alueet kasvavat vastakkaisiin suuntiin (Chen et ai., 1999; Morita, 2010; Toyota & Gilroy, 2013)..

On havaittu, että painovoiman voimalla on keskeinen merkitys kasvin osien suuntaamisessa: varren ja lehtien muodostama yläosa kasvaa ylöspäin (negatiivinen gravitropismi), kun taas alempi vyöhyke, jonka muodostavat juuret, kasvaa alas painovoiman suuntaan (positiivinen gravitropismi) (Hangarter, 1997).

Nämä painovoiman välittämät liikkeet varmistavat, että kasvit suorittavat tehtävänsä oikein.

Yläosa on suunnattu auringonvaloon fotosynteesin suorittamiseksi, ja alaosa on suunnattu maan pohjaan siten, että juuret voivat saavuttaa sen kehitykseen tarvittavan veden ja ravintoaineet (Chen ym., 1999) ).

Miten geotropismi tapahtuu??

Kasvit ovat erittäin herkkiä ympäristölle, ne voivat vaikuttaa niiden kasvuun riippuen havaitsemistaan ​​signaaleista, esimerkiksi: valo, painovoima, kosketus, ravintoaineet ja vesi (Wolverton, Paya, & Toska, 2011).

Geotropismi on ilmiö, joka tapahtuu kolmessa vaiheessa:

1. havaitseminen: painovoiman havaitsevat erikoistuneet solut, joita kutsutaan staattisiksi.

2. Transduktio ja siirto: Fyysinen painovoima muuttuu biokemialliseksi signaaliksi, joka lähetetään kasvin muille soluille.

3. vastaus: vastaanottajasolut kasvavat siten, että muodostuu kaarevuus, joka muuttaa elimen suuntaa. Niinpä juuret kasvavat alaspäin ja varret ylöspäin kasvin suunnasta riippumatta (Masson et ai., 2002, Toyota & Gilroy, 2013).

Kuva 1. Esimerkki geotropismista kasveissa. Huomaa juurien ja varren suunnan ero. Toimittaja: Katherine Briceño.

Geotropismi juurissa

Juuren kallistumisen ilmiötä gravitaatiota varten tutkittiin ensimmäistä kertaa monta vuotta sitten. Kuuluisassa kirjassa "Kasvien voima", Charles Darwin kertoi, että kasvien juuret kasvavat yleensä painovoiman suuntaan (Ge & Chen, 2016).

Havainto havaitaan juuren kärjessä ja nämä tiedot lähetetään venymäalueelle kasvusuunnan ylläpitämiseksi.

Jos suuntausmuutoksia on painovoiman suhteen, solut reagoivat muuttamalla niiden kokoa, niin että juuren kärki kasvaa edelleen samassa painopisteessä, jossa esiintyy positiivista geotropismia (Sato, Hijazi, Bennett, Vissenberg ja Swarup , 2017, Wolverton ym., 2011).

Darwin ja Ciesielski osoittivat, että juurien kärjessä oli rakenne, joka oli välttämätön geotropismin aikaansaamiseksi..

He väittivät, että korkki oli vastuussa juurien suuntautumisen muutosten havaitsemisesta painovoiman suhteen (Chen et ai., 1999).

Myöhemmät tutkimukset osoittivat, että korkissa on erityisiä soluja, jotka sedimentoituvat painovoiman suuntaan, näitä soluja kutsutaan staattisiksi.

Statokystit sisältävät rakenteita, jotka ovat samanlaisia ​​kuin kivet, niitä kutsutaan amyloplasteiksi, koska ne ovat täynnä tärkkelystä. Tiiviisti pakatut amyloplastit asettuvat juuri juurien kärjelle (Chen et ai., 1999, Sato et ai., 2017, Wolverton et ai., 2011).

Tuoreista tutkimuksista solu- ja molekyylibiologiasta käsin geotropiaa säätelevän mekanismin ymmärtäminen on parantunut.

On osoitettu, että tämä prosessi vaatii kasvun hormonin auxinin kuljettamista, mainittu kuljetus tunnetaan polaarisena auksiinikuljetuksena (Chen et ai., 1999, Sato et ai., 2017).

Tämä kuvattiin 1920-luvulla Cholodny-Went-mallissa, jossa ehdotetaan, että kasvukäyrät johtuvat auxiinien epätasaisesta jakautumisesta (Öpik & Rolfe, 2005).

Geotropismi varret

Samanlainen mekanismi esiintyy kasvien varret, sillä erolla, että niiden solut reagoivat eri tavalla auksiiniin.

Varsien versoissa auxiinin paikallisen konsentraation lisääntyminen edistää solujen laajenemista; päinvastainen tapahtuu juuren solujen kanssa (Morita, 2010; Taiz & Zeiger, 2002).

Diferenssin herkkyys auxiinille auttaa selittämään Darwinin alkuperäisen havainnon, että varret ja juuret vastaavat vastakkaisella tavalla kuin painovoima. Sekä juurissa että varsissa auxiini kerääntyy painovoiman alapuolelle.

Erona on, että kantasolut reagoivat vastakkaisilla tavoilla juurisoluihin (Chen et ai., 1999, Masson et ai., 2002).

Juurissa solujen laajeneminen estetään alemmalla puolella ja muodostuu kaarevuus painovoimaa kohtaan (positiivinen gravitropismi).

Varsissa auxiini myös kerääntyy alemmalle puolelle, mutta solujen laajentuminen kasvaa ja johtaa varren kaarevuuteen vastakkaiseen suuntaan painovoimaan (negatiivinen gravitropismi) (Hangarter, 1997; Morita, 2010; Zeiger, 2002).

viittaukset

1. Chen, R., Rosen, E. & Masson, P. H. (1999). Gravitropismi korkeammissa kasveissa. Plant Physiology, 120, 343-350.
2. Ge, L., & Chen, R. (2016). Negatiivinen gravitropismi kasvien juurissa. Nature Plants, 155, 17-20.
3. Hangarter, R. P. (1997). Painovoima, valo ja kasvien muoto. 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: Malli juurten ja ampumaravitropismin tutkimiseksi (s. 1-24).
5. Morita, M. T. (2010). Suuntainen painovoimakkuus Gravitropismissa. Kasvibiologian vuosikatsaus, 61, 705-720.
6. Öpik, H., & Rolfe, S. (2005). Kukkakasvien fysiologia. (C. U. Press, toim.) (4. painos).
7. Sato, E.M., Hijazi, H., Bennett, M.J., Vissenberg, K., ja Swarup, R. (2017). Uusia oivalluksia root-gravitrooppiseen signalointiin. Journal of Experimental Botany, 66 (8), 2155-2165.
8. Taiz, L. ja Zeiger, E. (2002). Plant Physiology (3. painos). Sinauer Associates.
9. Toyota, M., & Gilroy, S. (2013). Gravitropismi ja mekaaninen merkinanto kasveissa. American Journal of Botany, 100 (1), 111 - 125.
10. Wolverton, C., Paya, A.M., & Toska, J. (2011). Juurakannen kulma ja gravitrooppinen vasteaika irrotetaan Arabidopsis pgm-1 -mutantissa. Physiology Plantarum, 141, 373 - 382.