Шта је Геотропизам или Гравитропизам?

Тхе геотропизам то је утицај гравитације на кретање биљака. Геотропизам потиче од речи "гео" што значи земља и "тропизам", што значи да је покрет изазван стимулацијом (Опик & Ролфе, 2005).

У овом случају, стимулус је гравитација и оно што се покреће је биљка. Пошто је стимулус гравитација, овај процес је познат и као гравитропизам (Цхен, Росен, & Массон, 1999, Хангартер, 1997)..

Већ дуги низ година овај феномен је изазвао радозналост научника који су истраживали како се то кретање догађа у биљкама.

Многе студије су показале да различите области биљке расту у супротним правцима (Цхен ет ал., 1999; Морита, 2010; Тоиота и Гилрои, 2013)..

Примијећено је да сила гравитације игра фундаменталну улогу у оријентацији дијелова биљке: горњи дио, формиран од стабљике и лишћа, расте према горе (негативни гравитропизам), док је доња зона састављена од корена, расте наниже у правцу гравитације (позитивни гравитропизам) (Хангартер, 1997).

Ови покрети посредовани гравитацијом осигуравају да биљке правилно извршавају своје функције.

Горњи дио је усмјерен према сунчевој свјетлости како би се извршила фотосинтеза, а доњи дио је оријентиран према дну земље, тако да коријени могу досећи воду и храњиве твари потребне за његов развој (Цхен ет ал., 1999). ).

Како се јавља геотропизам??

Биљке су изузетно осетљиве на животну средину, утичу на њихов раст у зависности од сигнала које опажају, на пример: светлост, гравитација, додир, хранљиве материје и вода (Волвертон, Паиа, & Тоска, 2011).

Геотропизам је феномен који се јавља у три фазе:

1. Детецтион: перцепцију гравитације изводе специјализоване ћелије које се називају статоцисте.

2. Трансдукција и пренос: физички стимулус гравитације се претвара у биохемијски сигнал који се преноси на друге ћелије биљке.

3. Ансвер: ћелије примаоца расту на такав начин да се ствара закривљеност која мења оријентацију органа. Тако коријени расту према доље, а стабљике према горе, без обзира на оријентацију биљке (Массон ет ал., 2002, Тоиота & Гилрои, 2013).

Слика 1. Пример геотропизма у постројењу. Обратите пажњу на разлику у оријентацији корена и стабла. Уредио: Катхерине Брицено.

Геотропизам у коренима

Феномен нагиба корена према гравитацији први је пут проучаван пре много година. У чувеној књизи "Снага кретања у биљкамаЧарлс Дарвин је изјавио да корени биљака имају тенденцију да расту према гравитацији (Ге & Цхен, 2016).

Гравитација се детектује на врху корена и ова информација се преноси до зоне издужења, да би се одржао правац раста.

Ако постоје промене оријентације у односу на поље гравитације, ћелије реагују променом своје величине, тако да врх корена наставља да расте у истом правцу гравитације који представља позитиван геотропизам (Сато, Хијази, Бенет, Виссенберг, и Сваруп , 2017; Волвертон ет ал., 2011).

Дарвин и Циесиелски су показали да је на врху коријена постојала структура која је била неопходна да би се геотропизам појавио, ова структура се звала "капа".

Претпоставили су да је капа одговорна за откривање промена у оријентацији корена, у односу на силу гравитације (Цхен ет ал., 1999)..

Касније студије су показале да у капи постоје посебне ћелије које се таложе у правцу гравитације, те се станице називају статоцисте.

Статоцисте садрже структуре сличне камењу, називају се амилопласти јер су пуне шкроба. Густо запаковани амилопласти се таложе на самом врху корена (Цхен ет ал., 1999, Сато ет ал., 2017, Волвертон ет ал., 2011)..

Из недавних студија о ћелијској и молекуларној биологији, побољшано је разумевање механизма који управља геотропијом корена.

Показано је да овај процес захтева транспорт хормона раста званог ауксин, а транспорт је познат као транспорт поларног ауксина (Цхен ет ал., 1999, Сато ет ал., 2017)..

То је описано 1920-их у Цхолодни-Вентовом моделу, који предлаже да су кривуље раста резултат неједнаке расподјеле ауксина (Опик & Ролфе, 2005).

Геотропизам у стабљикама

Сличан механизам се јавља у стаблима биљака, с тим да њихове ћелије различито реагирају на ауксин.

У изданцима стабљика, повећање локалне концентрације ауксина поспешује ћелијску експанзију; супротно се дешава са ћелијама корена (Морита, 2010; Таиз & Зеигер, 2002).

Различита осетљивост на ауксин помаже да се објасни Дарвиново оригинално запажање да стабљике и корени реагују на супротан начин од гравитације. И у корену и стабљикама, ауксин се акумулира према гравитацији, на доњој страни.

Разлика је у томе што матичне ћелије реагују супротно од ћелија корена (Цхен ет ал., 1999, Массон ет ал., 2002)..

У коренима, експанзија ћелија је инхибирана на доњој страни и ствара се закривљеност према гравитацији (позитивна гравитропизам).

У стабљима се ауксин акумулира и на доњој страни, међутим, експанзија ћелија се повећава и резултира закривљењем стабла у супротном смеру од гравитације (негативни гравитропизам) (Хангартер, 1997; Морита, 2010; Зеигер, 2002).

Референце

1. Цхен, Р., Росен, Е., & Массон, П.Х. (1999). Гравитропизам у вишим биљкама. Плант Пхисиологи, 120, 343-350.
2. Ге, Л., & Цхен, Р. (2016). Негативни гравитропизам у коренима биљака. Природне биљке, 155, 17-20.
3. Хангартер, Р.П. (1997). Гравитација, светло и биљни облик. Плант, Целл анд Енвиронмент, 20, 796-800.
4. Массон, П.Х., Тасака, М., Морита, М.Т., Гуан, Ц., Цхен, Р., Массон, П.Х., ... Цхен, Р. (2002). Арабидопсис тхалиана: Модел за проучавање гравитропизма корена и пуцања (стр. 1-24).
5. Морита, М. Т. (2010). Усмеравање гравитације у гравитропизму. Годишњи преглед биљне биологије, 61, 705-720.
6. Опик, Х., & Ролфе, С. (2005). Физиологија цветних биљака. (Ц. У. Пресс, Ед.) (4. издање).
7. Сато, Е.М., Хијази, Х., Беннетт, М.Ј., Виссенберг, К., & Сваруп, Р. (2017). Нови увид у гравитропску сигнализацију коријена. Јоурнал оф Екпериментал Ботани, 66 (8), 2155-2165.
8. Таиз, Л., & Зеигер, Е. (2002). Плант Пхисиологи (3. изд.). Синауер Ассоциатес.
9. Тоиота, М., & Гилрои, С. (2013). Гравитропизам и механичка сигнализација у биљкама. Америцан Јоурнал оф Ботани, 100 (1), 111-125.
10. Волвертон, Ц., Паиа, А.М., & Тоска, Ј. (2011). Угао коријенске капице и брзина гравитропног одговора су неповезани у Арабидопсис пгм-1 мутанту. Пхисиологи Плантарум, 141, 373-382.