Ce este Geotropismul sau Gravitropismul?

geotropismo Este influența gravitației asupra mișcării plantelor. Geotropismul provine din cuvintele "geo" care înseamnă teren și "tropism", ceea ce înseamnă mișcare provocată de un stimul (Öpik & Rolfe, 2005).

În acest caz, stimulul este gravitatea și ceea ce se mișcă este planta. Deoarece stimulul este gravitatea, acest proces este cunoscut și ca gravitropism (Chen, Rosen, & Masson, 1999, Hangarter, 1997).

Timp de mulți ani acest fenomen a stârnit curiozitatea oamenilor de știință, care au investigat modul în care această mișcare are loc în plante.

Multe studii au arătat că diferite zone ale plantei cresc în direcții opuse (Chen și colab., 1999, Morita, 2010, Toyota & Gilroy, 2013).

Sa observat că gravitația joacă un rol fundamental în orientarea părților de plantă: partea superioară, formată de tulpină și frunze, crește în sus (gravitropism negativ), în timp ce suprafața inferioară constituită de rădăcini, crește în jos în direcția gravitației (gravitropism pozitiv) (Hangarter, 1997).

Aceste mișcări, mediate de gravitate, garantează că plantele își îndeplinesc funcțiile în mod corespunzător.

Partea de sus se confruntă cu lumina soarelui pentru fotosinteza, iar partea de jos se confruntă cu fundul pământului, astfel încât rădăcinile pot ajunge la apă și substanțe nutritive necesare pentru dezvoltarea lor (Chen et al., 1999 ).

Cum se întâmplă geotropismul?

Plantele sunt extrem de sensibile la mediu, ei pot influența creșterea lor în funcție de semnalele pe care le primesc, de exemplu, lumina, gravitația, atingere, substanțe nutritive și apă (Wolverton, Paya, & Toska, 2011).

Geotropismul este un fenomen care are loc în trei faze:

1. detectare: percepția gravitației este efectuată de celule specializate numite statocite.

2. Transducția și transmisia: stimulul fizic al gravitației este transformat într-un semnal biochimic care este transmis către alte celule ale plantei.

3. răspuns: celulele receptorului cresc în așa fel încât să se genereze o curbură care modifică orientarea organului. Astfel, rădăcinile cresc în jos și tulpina în sus, indiferent de orientarea plantei (Masson et al., 2002, Toyota & Gilroy, 2013).

Figura 1. Exemplu de geotropism într-o plantă. Observați diferența în orientarea rădăcinilor și a tulpinii. Editat de: Katherine Briceño.

Geotropismul în rădăcini

Fenomenul înclinării rădăcinii spre gravitate a fost studiat pentru prima oară în urmă cu mulți ani. În faimoasa carte "Puterea de mișcare în plante", Charles Darwin a raportat că rădăcinile plantelor tind să crească spre gravitate (Ge & Chen, 2016).

Gravitatea este detectată la vârful rădăcinii și această informație este transmisă zonei de alungire, pentru a menține direcția de creștere.

Dacă schimbările de orientare în ceea ce privește câmpul gravitațional, celulele răspund prin modificarea dimensiunii lor, astfel încât vârful rădăcinii să continue să crească în aceeași direcție de gravitație prezintă geotropism pozitiv (Sato, Hijazi, Bennett, Vissenberg, & Swarup , 2017; Wolverton și colab., 2011).

Darwin și Ciesielski au arătat că a existat o structură la vârful rădăcinilor care era necesară pentru ca să apară geotropismul, această structură fiind numită "capac".

Ei au afirmat că capacul a fost responsabil de detectarea schimbărilor în orientarea rădăcinilor, în raport cu forța gravitației (Chen et al., 1999).

Studiile ulterioare au arătat că în capac există celule speciale care se sedimentează în direcția gravitației, aceste celule se numesc statocite.

Statociștii conțin structuri similare pietrelor, numite amiloplaste deoarece sunt pline de amidon. De amiloplaști să fie drept sedimente foarte dens la vârful rădăcinilor (Chen et al, 1999;. Sato et al, 2017. Wolverton et al, 2011.).

Din studiile recente ale biologiei celulare și moleculare, înțelegerea mecanismului care guvernează geotropia rădăcinilor a fost îmbunătățită.

Sa demonstrat că acest proces necesită transportul unui hormon de creștere denumit auxin, transportul menționat fiind cunoscut sub numele de transportul auxin polar (Chen și colab., 1999, Sato și colab., 2017).

Acest lucru a fost descris în 1920 în modelul Cholodny-Wents, care propune ca curburilor creștere datorită distribuției inegale a auxinelor (Öpik & Rolfe, 2005).

Geotropismul în tulpini

Un mecanism similar apare în tulpinile plantelor, cu diferența că celulele lor răspund diferit la auxin.

În lăstari de tulpini, creșterea concentrației locale de auxină favorizează expansiunea celulelor; se întâmplă contrariul cu celulele rădăcinii (Morita, 2010; Taiz & Zeiger, 2002).

Sensibilitatea diferențială față de auxină ajută la explicarea observației inițiale a lui Darwin, care provine și rădăcinile răspund într-o manieră contrară gravitației. În ambele rădăcini și tulpini, auxinul se acumulează spre gravitate, pe partea inferioară.

Diferența este că celulele stem răspund în mod opus la celulele radiculare (Chen și colab., 1999, Masson și colab., 2002).

În rădăcini, expansiunea celulelor este inhibată pe partea inferioară și curbura spre gravitate este generată (gravitropism pozitiv).

În tulpini, auxina se acumulează și pe partea inferioară, însă creșterea expansiunii celulelor are ca rezultat curbura tulpinii în direcția opusă gravitației (gravitropism negativ) (Hangarter, 1997; Morita, 2010; Zeiger, 2002).

referințe

1. Chen, R., Rosen, E. și Masson, P. H. (1999). Gravitropismul în plantele mai înalte. Plant Physiology, 120, 343-350.
2. Ge, L., & Chen, R. (2016). Gravitropismul negativ în rădăcinile plantelor. Plantele naturii, 155, 17-20.
3. Hangarter, R. P. (1997). Gravitatea, forma ușoară și planta. Plant, Cell și Mediu, 20, 796-800.
4. Masson, P. H., Tasaka, M., Morita, M.T., Guan, C., Chen, R., Masson, P. H., Chen, R. (2002). Arabidopsis thaliana: un model pentru studiul gravitropismului rădăcinos și tras (pag. 1-24).
5. Morita, M.T. (2010). Sensibilitatea direcțională a gravitației în gravitație. Revizuirea anuală a biologiei plantelor, 61, 705-720.
6. Öpik, H., & Rolfe, S. (2005). Fiziologia plantelor cu flori. (C. U. Press, Ed.) (Editia a 4-a).
7. Sato, E.M., Hijazi, H., Bennett, M.J., Vissenberg, K., & Swarup, R. (2017). Perspective noi în semnalizarea gravitropică a rădăcinilor. Journal of Botany Experimental, 66 (8), 2155-2165.
8. Taiz, L. și Zeiger, E. (2002). Plant Physiology (ed. 3). Sinauer Associates.
9. Toyota, M., & Gilroy, S. (2013). Gravitropism și semnalizare mecanică în plante. American Journal of Botany, 100 (1), 111-125.
10. Wolverton, C., Paya, A. M. și Toska, J. (2011). Rădăcina unghiului și rata răspunsului gravitropic sunt decuplate în mutantul Arabidopsis pgm-1. Fiziologie Plantarum, 141, 373-382.