Den geotropismo är påverkan av gravitationen på förflyttning av växter. Geotropism kommer från orden "geo" som betyder jord och "tropism" vilket betyder rörelse orsakad av en stimulans (Öpik & Rolfe, 2005).
I detta fall är stimulansen gravitationen och det som rör sig är växten. Eftersom stimulansen är gravitation, är denna process också känd som gravitropism (Chen, Rosen, & Masson, 1999; Hangarter, 1997).
Under många år har detta fenomen väckt nyfikenhet hos forskare som har undersökt hur denna rörelse inträffar i växter. Många studier har visat att olika områden av växten växer i motsatta riktningar (Chen et al., 1999; Morita, 2010; Toyota & Gilroy, 2013).
Det har observerats att tyngdkraften spelar en grundläggande roll i orienteringen av en växts delar: den övre delen, som bildas av stammen och bladen, växer uppåt (negativ gravitropism), medan den nedre delen består av rötter, växer nedåt i riktning mot tyngdkraften (positiv gravitropism) (Hangarter, 1997).
Dessa gravitationsmedierade rörelser säkerställer att växterna utför sina funktioner på rätt sätt.
Den övre delen är riktad mot solljuset för att utföra fotosyntes, och den nedre delen är orienterad mot jordens botten, så att rötterna kan nå vattnet och näringsämnen som är nödvändiga för deras utveckling (Chen et al., 1999 ).
Hur uppstår geotropismen?
Växter är extremt känsliga för miljön, dessa kan påverka deras tillväxt beroende på de signaler de upplever, till exempel: ljus, gravitation, beröring, näringsämnen och vatten (Wolverton, Paya, & Toska, 2011).
Geotropism är ett fenomen som förekommer i tre faser:
Upptäckt : uppfattningen av tyngdkraften utförs av specialiserade celler som kallas statocyster.
Transduktion och överföring : den fysiska tyngdkraften stimuleras till en biokemisk signal som överförs till andra celler i växten.
Svar : receptorcellerna växer på ett sådant sätt att det skapas en krökning som ändrar organets orientering. Således växer rötterna nedåt och stjälkarna uppåt, oavsett växtens orientering (Masson et al., 2002; Toyota & Gilroy, 2013).
Figur 1. Exempel på geotropism i en växt. Observera skillnaden i orienteringen av rötter och stam. Redigerad av: Katherine Briceño.
Geotropism i rötter
Fenomenet hos rotens lutning mot tyngdkraften studerades för första gången för många år sedan. I den berömda boken "The Power of Movement in Plants" rapporterade Charles Darwin att växtrötterna tenderar att växa mot tyngdkraften (Ge & Chen, 2016).
Graviteten upptäcks vid rotens spets och denna information överförs till töjningszonen för att bibehålla tillväxtriktningen.
Om det är förändringar i orienteringen med avseende på tyngdfältet, svarar cellerna genom att ändra sin storlek, på ett sådant sätt att rotspetsen fortsätter att växa i samma tyngdriktning och presenterar positiv geotropism (Sato, Hijazi, Bennett, Vissenberg, & Swarup , 2017; Wolverton et al., 2011).
Darwin och Ciesielski demonstrerade att det fanns en struktur på rotens spets som var nödvändig för att geotropism skulle inträffa, de kallade denna struktur "cap".
De antydde att locket var ansvarig för att upptäcka förändringar i orienteringen av rötter med avseende på tyngdkraften (Chen et al., 1999).
Senare studier visade att i locket finns speciella celler som sedimenterar i tyngdens riktning, dessa celler kallas statocyster.
Statocysts innehåller stenliknande strukturer, de kallas amyloplaster eftersom de är fulla av stärkelse. Amyloplaster, eftersom de är mycket täta, sedimenterar precis vid rotens spets (Chen et al., 1999; Sato et al., 2017; Wolverton et al., 2011).
Från nyligen genomförda studier inom cell- och molekylärbiologi har förståelsen för mekanismen som reglerar rotgeotropismen förbättrats.
Denna process har visat sig kräva transport av ett tillväxthormon som kallas auxin, denna transport är känd som polär auxintransport (Chen et al., 1999; Sato et al., 2017).
Detta beskrevs på 1920-talet i Cholodny-Went-modellen, som föreslår att tillväxtkurvor beror på en ojämn fördelning av auxiner (Öpik & Rolfe, 2005).
Geotropism i stjälkarna
En liknande mekanism förekommer i plantornas stjälkar, med skillnaden att deras celler svarar annorlunda på auxin.
I skott av stammarna främjar cellutvidgning den lokala koncentrationen av auxin; det motsatta inträffar i rotceller (Morita, 2010; Taiz & Zeiger, 2002).
Differentialkänslighet för auxin hjälper till att förklara Darwins ursprungliga observation som stjälkar och rötter svarar på motsatt sätt till gravitationen. I både rötter och stjälkar ackumuleras auxin mot tyngdkraften på undersidan.
Skillnaden är att stamceller svarar på motsatt sätt på rotceller (Chen et al., 1999; Masson et al., 2002).
I rötter hämmas cellutvidgning på undersidan och krökning mot tyngdkraft genereras (positiv gravitropism).
I stjälkar ackumuleras auxin också på undersidan, emellertid ökar cellutvidgningen och resulterar i stamkurvan i motsatt riktning mot tyngdkraften (negativ gravitropism) (Hangarter, 1997; Morita, 2010; Taiz & Zeiger, 2002).
referenser
- Chen, R., Rosen, E., & Masson, PH (1999). Gravitropism i högre växter. Växtfysiologi, 120, 343-350.
- Ge, L., & Chen, R. (2016). Negativ gravitropism i växterötterna. Naturväxter, 155, 17–20.
- Hangarter, RP (1997). Gravitet, ljus och växtform. Anläggning, cell och miljö, 20, 796–800.
- Masson, PH, Tasaka, M., Morita, MT, Guan, C., Chen, R., Masson, PH, … Chen, R. (2002). Arabidopsis thaliana: En modell för studier av rot- och skjutgravitropism (s. 1–24).
- Morita, MT (2010). Riktning av tyngdkraftsavkänning vid gravitation. Årlig översyn av växtbiologi, 61, 705–720.
- Öpik, H., & Rolfe, S. (2005). Blomstrande växternas fysiologi. (CU Press, Ed.) (4: e upplagan).
- Sato, EM, Hijazi, H., Bennett, MJ, Vissenberg, K., & Swarup, R. (2017). Ny insikt i rotgravitropisk signalering. Journal of Experimental Botany, 66 (8), 2155–2165.
- Taiz, L., & Zeiger, E. (2002). Växtfysiologi (3: e upplagan). Sinauer Associates.
- Toyota, M., & Gilroy, S. (2013). Gravitropism och mekanisk signalering i växter. American Journal of Botany, 100 (1), 111–125.
- Wolverton, C., Paya, AM, & Toska, J. (2011). Rotkapslingsvinkeln och gravitropisk svarsfrekvens kopplas inte från Arabidopsis pgm-1-mutanten. Physiologia Plantarum, 141, 373–382.