Wat is geotropisme of gravitropisme?

de geotropismo het is de invloed van de zwaartekracht op het bewegen van planten. Geotropisme komt van de woorden "geo" wat aarde en "tropisme" betekent, wat beweging veroorzaakt door een stimulus betekent (Öpik & Rolfe, 2005).

In dit geval is de prikkel de zwaartekracht en welke bewegingen de plant is. Omdat de prikkel de zwaartekracht is, staat dit proces ook bekend als gravitropisme (Chen, Rosen, & Masson, 1999, Hangarter, 1997).

Al vele jaren heeft dit fenomeen de nieuwsgierigheid gewekt van wetenschappers, die hebben onderzocht hoe deze beweging in planten voorkomt.

Veel studies hebben aangetoond dat verschillende delen van de plant in tegengestelde richting groeien (Chen et al., 1999; Morita, 2010; Toyota & Gilroy, 2013)..

Er is waargenomen dat de zwaartekracht speelt een fundamentele rol bij het geleiden van de plantendelen: het bovenste gedeelte, gevormd door de steel en de bladeren, groeit opwaartse (negatieve gravitropisme), terwijl het onderste gedeelte wordt gevormd door de wortels, groeit naar beneden in de richting van de zwaartekracht (positief gravitropisme) (Hangarter, 1997).

Deze zwaartekracht-gemedieerde bewegingen zorgen ervoor dat planten hun functies goed uitvoeren.

De top wordt geconfronteerd met zonlicht voor de fotosynthese, en de onderkant naar de bodem van de aarde, zodat de wortels water en voedingsstoffen die nodig zijn kunnen bereiken voor hun ontwikkeling (Chen et al., 1999 ).

Hoe ontstaat geotropisme??

Planten zijn zeer gevoelig voor de omgeving, kunnen ze hun groei beïnvloeden, afhankelijk van de signalen die ze ontvangen, bijvoorbeeld licht, zwaartekracht, druk, nutriënten en water (Wolverton, Paya, en Toska 2011).

Geotropisme is een fenomeen dat zich in drie fasen voordoet:

1. opsporing: de perceptie van zwaartekracht wordt uitgevoerd door gespecialiseerde cellen die statocysten worden genoemd.

2. Transductie en transmissie: de fysieke stimulus van zwaartekracht wordt omgezet in een biochemisch signaal dat wordt doorgegeven aan andere cellen van de plant.

3. antwoord: de ontvangende cellen groeien op een zodanige manier dat een kromming wordt gegenereerd die de oriëntatie van het orgel verandert. Dus de wortels groeien naar beneden en de stengels naar boven, ongeacht de oriëntatie van de plant (Masson et al., 2002, Toyota & Gilroy, 2013).

Figuur 1. Voorbeeld van geotropisme in een plant. Let op het verschil in oriëntatie van de wortels en de stengel. Bewerkt door: Katherine Briceño.

Geotropisme in de wortels

Het fenomeen van de kanteling van de wortel naar de zwaartekracht werd voor het eerst vele jaren geleden bestudeerd. In het beroemde boek "De kracht van beweging in planten", Rapporteerde Charles Darwin dat de wortels van planten de neiging hebben om te groeien naar zwaartekracht (Ge & Chen, 2016).

De zwaartekracht wordt gedetecteerd aan de punt van de wortel en deze informatie wordt doorgegeven aan de verlengingszone om de richting van de groei te behouden.

Indien veranderingen in oriëntatie ten opzichte zwaartekrachtveld, cellen reageren door het veranderen van hun grootte, zodanig dat de punt van de wortel blijven groeien in dezelfde richting van de zwaartekracht presenteren positieve geotropism (Sato, Hijazi, Bennett, Vissenberg & Swarup , 2017; Wolverton et al., 2011).

Darwin en Ciesielski toonden aan dat er een structuur aan het uiteinde van de wortels was die nodig was om geotropisme te laten plaatsvinden, deze structuur werd "cap" genoemd.

Ze stelden dat de dop verantwoordelijk was voor het detecteren van veranderingen in de oriëntatie van de wortels, met betrekking tot de zwaartekracht (Chen et al., 1999).

Latere studies toonden aan dat er in de dop speciale cellen zijn die sedimenteren in de richting van de zwaartekracht, deze cellen worden statocysten genoemd.

Statocysten bevatten structuren die op stenen lijken, ze worden amyloplasten genoemd omdat ze vol zitten met zetmeel. De dicht gepakte amyloplasten bezinken precies aan de punt van de wortels (Chen et al., 1999, Sato et al., 2017, Wolverton et al., 2011).

Uit recente studies van cellulaire en moleculaire biologie is het begrip van het mechanisme dat de root geotropie beheerst verbeterd.

Er is aangetoond dat dit proces het transport van een groeihormoon auxine vereist, het transport is bekend als polair auxinetransport (Chen et al., 1999, Sato et al., 2017).

Dit werd beschreven in de jaren 1920 in het Cholodny-Went-model, dat voorstelt dat de groeicurvatuur toe te schrijven is aan een ongelijke verdeling van auxines (Öpik & Rolfe, 2005).

Geotropisme in de stengels

Een soortgelijk mechanisme komt voor in de stelen van planten, met het verschil dat hun cellen anders reageren op auxine.

In scheuten van stengels bevordert de toename van de lokale concentratie van auxine de celuitzetting; het tegenovergestelde gebeurt met de cellen van de wortel (Morita, 2010; Taiz & Zeiger, 2002).

De differentiële gevoeligheid voor auxine helpt om de oorspronkelijke waarneming van Darwin uit te leggen dat stengels en wortels op een tegengestelde manier reageren op de zwaartekracht. Zowel in wortels en stengels accumuleert auxine naar de zwaartekracht, aan de onderkant.

Het verschil is dat de stamcellen op tegenovergestelde manieren reageren op de wortelcellen (Chen et al., 1999, Masson et al., 2002).

In de wortels wordt de celuitzetting aan de onderkant belemmerd en wordt de kromming naar de zwaartekracht gegenereerd (positief gravitropisme).

In stengels, auxine accumuleert ook aan de onderzijde echter celexpansie toe en leidt tot de kromming van de steel tegenover de zwaartekracht (negatieve gravitropisme) (1997 Hangarter zin, Morita, 2010; Taiz & Zeiger, 2002).

referenties

1. Chen, R., Rosen, E., & Masson, P.H. (1999). Gravitropisme in hogere planten. Plantenfysiologie, 120, 343-350.
2. Ge, L., & Chen, R. (2016). Negatief gravitropisme in plantenwortels. Nature Plants, 155, 17-20.
3. Hangarter, R.P. (1997). Zwaartekracht, licht en plantvorm. 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: een model voor de studie van wortel- en scheutgravitropisme (pp. 1-24).
5. Morita, M. T. (2010). Directional Gravity Sensing in Gravitropism. Jaaroverzicht van Plant Biology, 61, 705-720.
6. Öpik, H., & Rolfe, S. (2005). De fysiologie van bloeiende planten. (C. U. Press, Ed.) (4de ed.).
7. Sato, E.M., Hijazi, H., Bennett, M.J., Vissenberg, K., & Swarup, R. (2017). Nieuwe inzichten in wortel gravitroop signalering. Journal of Experimental Botany, 66 (8), 2155-2165.
8. Taiz, L., & Zeiger, E. (2002). Plantenfysiologie (3e ed.). Sinauer Associates.
9. Toyota, M., & Gilroy, S. (2013). Gravitropisme en mechanische signalering in planten. American Journal of Botany, 100 (1), 111-125.
10. Wolverton, C., Paya, A.M., & Toska, J. (2011). De hoek van de wortelkap en de gravitrofische respons zijn ontkoppeld in de pgm-1-mutant van Arabidopsis. Physiology Plantarum, 141, 373-382.