Что такое геотропизм кратко

Обновлено: 05.07.2024

Тропизмы (от греч. τροπος — рост, направление) — реакция ориентирования клетки, то есть направление роста или движения клеток относительно раздражителя (химического, светового и др.).

Фототропи́зм (от др.-греч. φῶς — свет и τρόπος — поворот) — изменение направления роста органов растений или положения тела (органов) у животных, в зависимости от направления падающего света.

Апика́льная меристе́ма — группа меристематических (образовательных) клеток, организованных в ростовой центр, занимающая терминальное положение в стебле и обеспечивающая образование всех органов и первичных тканей побега.

Вегетати́вные о́рганы растений (от лат. vegetativus — растительный) — части растения, выполняющие основные функции питания и обмена веществ с внешней средой.

Упоминания в литературе

П.Г. Шитт выявил и объяснил также ряд других закономерностей и свойств в строении надземной части плодовых деревьев. Верхушечный рост и полярность. Самые длинные разветвления у деревьев образуются из верхушечной и ближайшей к ней почек, умеренные – в средней части, слабые – ближе к основанию. Верхушечный рост обусловлен явлением полярности. Полярность – это свойство растений образовывать на морфологическом конце побеги, а в нижнем – корни, причем питательные вещества в первую очередь поступают в точки роста, наиболее удаленные от поверхности земли. Основана она на геотропизме , что объясняется действием силы тяжести Земли. Полярностью можно управлять, увеличивая наклон ветвей, что способствует более равномерному пробуждению почек и росту побегов по длине наклоненной ветви, но при этом уменьшает ее поступательный рост. Кроме того, такие ветви раньше вступают в плодоношение. Тем же объясняется соблюдение т. н. соподчинения, когда ветви и побеги, от которых требуется получить более интенсивный рост, обрезаются на большей высоте, чем второстепенные ветви.

Аэрация корней у таких растений затруднена, поэтому часть боковых подземных корней, проявляя отрицательный геотропизм , растут вверх и поднимаются над почвой. Диаметр пневматофоров составляет от 9 до 12 см, они проходят сквозь почву и возвышаются над ее поверхностью на 20-30 см. Располагаются дыхательные корни близко друг от друга, вокруг одного растения их образуется огромное количество – вокруг ствола значительная площадь бывает покрыта торчащими из почвы веретеновидными корнями. Для дыхательных корней характерны многочисленные чечевички и сильно развитая система межклетников, которые обеспечивают газообмен между растением и атмосферным воздухом.

Корень и корневая система. Корень – это основной вегетативный орган растения, располагающийся обычно в почве. Большинство корней имеют цилиндрическую форму и радиальную симметрию. Его верхушка вытянута на конус и направлена к центру Земли, то есть он обладает положительным геотропизмом . Для корней характерен только верхушечный рост и боковое ветвление. На меристематическом кончике корня находится чехлик, защищающий верхушечную меристему. Боковые корни закладываются эндогенно. Корни могут образовываться на стебле и листьях. У некоторых растений на корнях формируются почки, однако, на корнях никогда не образуются листья и не формируются генеративные органы. Корень образуется из зародышевого корешка семени и обычно первым появляется у растений.

Связанные понятия (продолжение)

Трахеи́ды — прозенхимные, мёртвые клетки ксилемы длиной в несколько миллиметров, шириной в десятые и сотые доли миллиметра, с утолщёнными одревесневшими оболочками, несущими поры (часто окаймлённые), через которые происходит фильтрация растворов из одной трахеиды в другую.

Периде́рма (от греч. περι — около и греч. δερμα — кожа) — комплекс тканей, состоящий из феллогена и его производных — феллодермы (откладывается внутрь) и феллемы, или пробки (вторичной покровной ткани, откладывается наружу). Перидерма является одним из чётко выраженных конструктивных элементов строения стебля высших растений, которые невозможно отнести ни к тканям, ни к органам. Такие элементы называются анатомо-топографическими зонами.

Реофиты — водные растения, обитающие в быстродвигающихся потоках воды, таких как реки, ручьи, водопады. К ним относятся и растения, обитающие в полосе морского прибоя. Реофиты обычно обитают в водных потоках со скоростью течения 1—2 м/с и на глубине 3—6 футов, при этом разрушающая сила воды довольно значительна. В таких условиях могут выжить лишь немногие живые организмы, но реофиты в ходе эволюции выработали защитные механизмы для того, чтобы приспособиться к ним.

Хлоре́нхима, или хлорофиллоно́сная паренхи́ма, — ассимиляционная (то есть осуществляющая синтез молекулярных компонентов клетки) ткань сосудистых растений, состоящая из паренхимных клеток, вдоль тонких стенок которых одним слоем располагаются хлоропласты, не затеняя друг друга.

Проводящая ткань — вид тканей растений, служащих для передвижения по организму растворённых питательных веществ. У многих высших растений она представлена проводящими элементами (сосудами и ситовидными трубками). В стенках проводящих элементов есть поры и сквозные отверстия, облегчающие передвижение веществ от клетки к клетке.

Размноже́ние расте́ний — совокупность процессов, приводящих к увеличению числа особей некоторого вида; у растений имеет место бесполое, половое и вегетативное (бесполое и половое размножение объединяют в понятие генеративное размножение). Изучение различных аспектов размножения является предметом репродуктивной биологии.

Транспирация — процесс движения воды через растение и её испарение через наружные органы растения, такие как листья, стебли и цветы. Вода необходима для жизнедеятельности растения, но только небольшая часть воды, поступающей через корни используется непосредственно для нужд роста и метаболизма. Оставшиеся 99-99,5 % теряются через транспирацию. Поверхность листа покрыта порами, называемыми устьицами и у большинства растений большая часть устьиц находится на нижней части листа. Устьица ограничены замыкающими.

Ассимиля́ция (уподобление) — совокупность процессов биосинтеза органических веществ с затратой энергии в живом организме. Биосинтез высокомолекулярных соединений (белков, нуклеиновых кислот, полисахаридов, липидов). Невозможна без энергии. Синоним слова анаболизм.

Ту́ргор тка́ней — напряжённое состояние оболочек живых клеток. Тургорное давление — внутреннее давление, которое развивается в растительной клетке, когда в неё в результате осмоса входит вода, и цитоплазма прижимается к клеточной стенке; это давление препятствует дальнейшему проникновению воды в клетку.

Сосу́ды (трахеи) — проводящие элементы ксилемы, представляющие собой длинные полые трубки, образованные одним рядом клеток (члеников) со сквозными отверстиями (перфорациями) на поперечных стенках, по которым происходит массовое передвижение веществ.

Разделение полов у растений — явление, при котором у растений одного вида имеются как мужские (тычиночные), так и женские (пестичные) цветки. Такая особенностью растений является приспособлением, препятствующим самоопылению и способствующим перекрёстному опылению.

Вивипария (от лат. vivus — живой и pario — рожаю) — прорастание семян в ещё не зрелых плодах, не утративших физиологическую связь с материнским растением. Превращение цветков в луковички и клубеньки тоже называют вивипарией. Характерна для мангровых растений.

Неолектомице́ты (лат. Neolectomycetes) — класс грибов отдела Аскомицеты (Ascomycota), один из 4 классов, относящихся к подотделу Taphrinomycotina. Класс монотипный, к нему относятся также монотипные порядок и семейство, соответственно, Neolectales и Neolectaceae, и род Neolecta с четырьмя видами.

Экзина — наружная утолщённая оболочка пыльцы растений и спор в отличие от тонкой внутренней оболочки, получившей название интины. Экзина является прежде всего защитным покровом для пыльцевого зёрнышка; потому экзина толста и кутинизирована.

Чечеви́чки — образования в виде мелких бугорков, штрихов или иной формы, служащие для газообмена в стеблях с вторичной покровной тканью — перидермой, заметны на поверхности молодых ветвей.

Кутикула растений (от лат. cuticula — корка, надкожица) — защитный слой на поверхности растений, образуется с помощью эпидермальных клеток листьев, молодых побегов и других воздушных органов растений, не покрытых перидермой. Кутикула обычно толще на верхней стороне листа, хотя, вопреки распространенному мнению, толще на нижней стороне в ксерофитных растениях сухих климатических зон (по сравнению с мезофитными растениями влажных районов). Слой состоит из воскоподобного вещества кутина, покрывающий.

Аэренхима (или эренхима) — воздухоносная ткань у растений, построенная из клеток, соединённых между собой так, что между ними остаются крупные заполненные воздухом пустоты (крупные межклетники).

Анемохория (от греч. άνεμος — ветер и χωρέω — иду, распространяюсь) — распространение диаспор (плодов, семян, спор и других зачатков растений) воздушными течениями. Является приспособительным признаком семян и плодов.

Ксиле́ма (от греч. ξύλον — древеси́на) — основная водопроводящая ткань наземных сосудистых растений; один из двух подтипов проводящей ткани растений, наряду с флоэмой — лубом.

Флоэ́ма (от греч. φλοῦς — кора) — то же, что и луб — проводящая ткань сосудистых растений, по которой происходит транспорт продуктов фотосинтеза к частям растения, в которых он не происходит: подземные части, конусы нарастания, цветки, плоды и др. Вместе с ксилемой (древесиной), обеспечивающей транспорт воды и минеральных солей, образует проводящие пучки.

Цефалий (от греч. κεφαλή — голова) — своеобразная зона цветения у некоторых кактусовых, представляет собой часть или участок побега, морфологически отличающийся от вегетативных частей и участков побега. Формируется апикальной меристемой только у растений, перешедших из вегетативного, или виргинильного периода онтогенеза в генеративный период онтогенеза. Цветки у кактусов с цефалиями формируются только меристемой ареол цефалия. Цефалии формируются у представителей родов мелокактус, дискокактус, аррожадоа.

Нефроле́пис (лат. Nephrolépis) — род папоротников монотипного семейства Nephrolepidaceae, но в некоторых классификациях включается в семейства Ломариопсисовые или Даваллиевые.

Интегуме́нт (от лат. integumentum — покрывало, покров) — термин, служащий в биологии для обозначения покрова (оболочки) организма или его части. Широко применим в ботанике. Иногда, преимущественно по отношению к членистоногим, используется в зоологии.

Псилотовидные (лат. Psilotopsida) — класс высших растений, который включает в себя одно семейство — Псилотовые. Эти растения лишены корней, часто являются эпифитами на стволах пальм, древовидных папоротников, саговников; растут на почвах с большим количеством органических веществ и в трещинах скал.

Семенна́я кожура́ — структура, снаружи покрывающая и защищающая зародыш в семени от перенасыщения влагой или пересыхания. Образуется из интегументов семязачатка, реже — за счёт разрастания тканей халазы.

Созревание плодов — совокупность изменений в плодах, в результате которых семена становятся полноценными диаспорами, а околоплодник становится способным выполнять функции по защите и распространению семян.

Ря́сковые (лат. Lemnoideae) — подсемейство водных однодольных растений из семейства Ароидные (Araceae). К этому подсемейству относятся самые маленькие цветковые растения, величина их редко превышает 1 см. Встречаются на всех континентах, кроме Антарктиды, наиболее широко представлены в тропиках и окультуренных местообитаниях.

Спорофилл, спороносный лист, споролистик — боковой орган побега спорофита сосудистых растений, более или менее видоизменённый лист, на котором располагается один или несколько спорангиев.

Корневой чехлик (лат. calyptra, pilleorrhiza) — защитное образование растущего кончика корня. Служит защитой преимущественно от механических повреждений. Это небольшой конусовидный колпачок, длиной обычно около 0,2 мм, реже (у воздушных корней) — до нескольких миллиметров, прикрывающий нежные клетки апикальной меристемы кончика корня и часть его зоны роста.

Пояски́ Каспа́ри — опробковевшие и одревесневшие участки радиальных и трансверсальных стенок эндодермы (иногда и экзодермы) в виде пояса. Впервые были описаны и идентифицированы как структуры клеточной стенки немецким ботаником Робертом Каспари (1818—1887).

Ризо́иды (от др.-греч. ῥίζα — корень и εἶδος — вид) — нитевидные образования из одной или нескольких однорядных клеток; служат для прикрепления к субстрату и поглощения из него воды и питательных веществ. Имеются у мхов, лишайников, некоторых водорослей и грибов (например, Rhizopus). Внешне напоминают корневые волоски.

Пыльцевая трубка (лат. tubus pollinicus) — цитоплазматический трубчатый вырост вегетативной клетки пыльцевого зерна семенных растений . Пыльцевая трубка обеспечивает доставку мужских гамет к месту оплодотворения . Подобный способ доставки гамет обозначается термином сифоногамия .

Буха́рник шерсти́стый (лат. Hólcus lanátus) — типовой вид рода Бухарник (Holcus) семейства Злаки (Poaceae).

Буха́рник мя́гкий (лат. Hólcus móllis) — вид цветковых растений рода Бухарник (Holcus) семейства Злаки (Poaceae).

Ка́мбий (от лат. cambium — обмен, смена) — образовательная ткань в стеблях и корнях преимущественно двудольных и голосеменных растений, дающая начало вторичным проводящим тканям и обеспечивающая их прирост в толщину. Сезонные изменения активности камбия обусловливают образование годичных колец древесины. Из клеток прокамбия или веретеновидных клеток камбия возникает камбиформ.

Спироги́ра (лат. Spirogyra) — род нитчатых харофитовых водорослей из семейства зигнемовых. Спирогира - многоклеточная зеленая водоросль.

Спорофит — диплоидная многоклеточная фаза в жизненном цикле растений и водорослей, развивающаяся из оплодотворённой яйцеклетки или зиготы и производящая споры.

Секурине́га полукуста́рниковая (лат. Securinéga suffruticósa ) — раскидистый двудомный кустарник с многочисленными прямыми тонкими ветвями, высотой до 1,5—3 м; вид рода Секуринега.

Субстрат (от лат. substratum — основа, подстилка) — в биологии место обитания и развития организмов. Субстраты служат местом прикрепления животного, растения или другого организма и могут выполнять роль питательной среды.

18.12.2018

Наблюдая окружающий нас растительный мир, можно заметить много удивительных особенностей, общих для большинства его представителей. Например, то, что ростовые процессы в растениях осуществляются по определенным правилам. Рост корневой системы происходит в направлении к центру Земли, а основной стебель развивается в противоположную сторону, благодаря чему растения занимают вертикальное положение.

Каждый отдельно взятый растительный организм использует собственные ростовые процессы для наиболее удобного и безопасного расположения в окружающем пространстве. Поэтому направление роста определенных частей растения связано с односторонним направленным действием различных раздражителей окружающей среды (сила гравитации, световое излучение, химические факторы и пр.). Это биологическое явление получило название тропизм (от греч. τροπος – направление, поворот).

Различают такие типы тропизма у растений:

- геотропизм или гравитропизм – движение, рост в ответ на действие гравитации;

- апогеотропизм – отрицательный геотропизм;

- гелиотропизм – суточное движение или сезонное движение частей растения в ответ на направление солнца (например, подсолнечника) и афелиотропизм – отрицательный гелиотропизм;

- фототропизм – движение или рост в ответ на световой раздражитель, а также апототропизм – отрицательный фототропизм;

- гидротропизм – движение или рост в ответ на воду и гигротропизм – движение или рост в ответ на влагу или влажность (у растений корневая система ощущает изменения влажности в почве и сигнализирует об этом, вызывая клеточные преобразования, которые заставляют корень искривляться к области повышенной влажности);

- аэротропизм – рост растений по направлению к источнику кислорода или от него;

- термотропизм – движение или рост в ответ на направленное температурное воздействие;

- магнитотропизм – движение или рост растения под действием магнитного поля;

- электротропизм – движение или рост в ответ на действие источника электрического поля;

- хемотропизм – движение или рост в ответ на химическое воздействие;

- тигмотропизм – движение или рост растения в ответ на прикосновение.

Если направление роста совпадает с направлением действия влияющего фактора, то явление тропизма называется положительным, а если рост происходит в прямо противоположном направлении, то имеет место отрицательный тропизм.

Геотропизм присущ всем высшим и многим низшим растениям. Впервые способность растений занимать вертикальное положение в пространстве была доказана Чарльзом Дарвином. Согласно его наблюдениям центральные корни растений развиваются в направлении действия силы земного притяжения, стремясь достичь влаги в глубинных слоях почвы. А стебли и побеги – наоборот, растут в противоположную сторону, навстречу теплу и свету солнечных лучей, преодолевая гравитацию. В первом случае наблюдается явление положительного геотропизма, во втором – отрицательного.

Геотропизм – это реакция растительного организма на силу гравитации, земного притяжения, которая определяет положение растений в пространстве. Существование геотропизма доказывает простой опыт: если растущее в горшке растение расположить горизонтально, то спустя непродолжительный отрезок времени в его растущих точках можно наблюдать изменения направления роста. Растущая часть стебля совершит поворот на 90° вверх, демонстрируя отрицательный геотропизм.

У прорастающего в темноте семени, независимо от ориентации его в пространстве, также происходит направленный рост зародышевого корешка в сторону действия силы тяжести, и в противоположную ему – у проросткового побега. Не менее показателен геотропизм растений на примере растущих вдоль горных склонов деревьев. Их стволы расположены не перпендикулярно к поверхности, а вдоль направления действия гравитационной силы. Геотропизм является неотъемлемой частью роста растений, ориентируя их положение для максимального контакта с солнечным светом, а также обеспечивая правильное направление роста корней.

Как и все типы тропизма, геотропизм происходит в результате четырех последовательных действий. Первое из них – это восприятие растением источника полезного ему стимулирующего воздействия гравитации (света, тепла, влаги и пр.). Затем происходит преобразование полученного сигнала, в результате которого гормоны роста ауксины, находящиеся в растущих частях растения, перераспределяются в его клетках. Четвёртый, заключительный этап: отображение произошедших действий на самих ростовых процессах. Рост за счет геотропизма обусловлен изменениями концентрации гормона роста ауксина в растительных клетках.

Изменение направления роста корня под действием силы земного тяготения происходит в ответ на информацию, полученную с помощью статолитов – особых органелл, расположенных в клетках на кончике корня. Статолиты также находятся в энтодермическом слое гипокотиля, стебля и соцветия. Геотропический сигнал приводит к перераспределению ауксина, известному как полярный перенос ауксина таким образом, чтобы вызвать дифференциальный рост, приводящий к искривлению корня (или стебля).

Полный процесс этого взаимодействия был описан в 1920-х годах ученым Киевского университета Н. Холодным (1927 г.) и Фрицем Вентом из Калифорнийского технологического института (1928 г.).

В геотропизм или гравитропизм - это движение структур растений в их развитии по отношению к земле, которое может быть положительным или отрицательным. В первом случае структура имеет тенденцию развиваться в направлении земли, а когда она отрицательна, структура растет в направлении, противоположном земле. Обычно корни показывают положительный гравитропизм, а стебли - отрицательный.

Термин геотропизм был придуман немецким ботаником Альбертом Бернхардом Франком в 1868 году, который объединил греческий префикс geō- (земля) с существительным -тропы (направлено) и суффикс -Измус (действие или движение). Термин гравитропизм также используется как синоним, где приставка Gravi- относится к силе тяжести.

Следовательно, растения, как и все живые существа, претерпевают процесс развития, создавая различные структуры, которые увеличиваются в размерах и объеме. Каждая структура выполняет определенные функции, например, листья должны улавливать солнечную энергию, выполнять фотосинтез и потоотделение.

Стебли и ветви несут пищу и воду, а также поддерживают листья, цветы и плоды. В свою очередь, корни впитывают воду и минеральные вещества. Для каждой функции разные органы должны расти в определенном направлении, преодолевая силу тяжести или нет.

Положительный геотропизм

Положительным геотропизмом называется движение органа растения к центру Земли. Следовательно, рассматриваемый орган не оказывает сопротивления гравитации Земли и растет, поддержанный этой силой.

Модель Холодный-Вент

Тропизмы или дифференциальные движения органов растений объясняются в соответствии с моделью, предложенной двумя исследователями, Холодным и Вентом. Модель объясняет, что дифференциальный рост происходит за счет дифференциального латерального распределения гормона ауксина, который накапливается на одной стороне стебля или корня больше, чем на другой.

В стебле сторона, где накапливается больше ауксина, больше растет по отношению к другой, а в корне эффект противоположный (сторона, где накоплено больше ауксина, растет меньше). Это объясняет, что при горизонтальном размещении саженца корень растет вниз (положительный геотропизм), а стебель ориентирован вверх (отрицательный геотропизм).

Различное действие ауксина между стеблем и корнем связано с тем, что этот гормон действует по-разному в зависимости от его концентрации. В стеблях определенная концентрация стимулирует рост клеток, в то время как такая же концентрация в корне подавляет его.

Статолиты и гравитация

В большинстве корней есть структура, известная как калиптра, которая расположена ближе к вершине и имеет специализированные клетки (статоциты). Внутри этих клеток находятся многочисленные амилопласты (пластиды, богатые крахмальными зернами).

Крахмал в статоцитах более плотный, чем обычный крахмал, и структуры, которые его накапливают, называются статолитами. Из-за этой более высокой плотности зерна крахмала чувствительны к гравитационному притяжению, поэтому они движутся вниз.

Это смещение оказывает механическое воздействие на систему, транспортирующую гормон ауксин. Таким образом, гормон накапливается в большей пропорции на стороне корня, обращенной вниз.

Поскольку концентрация ауксина в корне высока, рост задерживается с одной стороны. Когда одна сторона удлиняется больше, чем другая, соотношение меняется на противоположное, и ауксины концентрируются на противоположной стороне, ориентируя рост корней вниз.

Отрицательный геотропизм

При отрицательном геотропизме растительный орган развивает движение роста в направлении, противоположном центру Земли. Следовательно, этот орган должен преодолеть земное притяжение, которое по своей природе притягивает его массу к земле.

Это явление связано с другим, фототропизмом, который представляет собой ориентацию роста на свет (положительный) или в противоположном ему направлении (отрицательный).

Фитохромы и свет (фототропизм)

Фототропины - это белки, ответственные за рост стебля к свету (положительный фототропизм), что, в свою очередь, подразумевает отрицательный геотропизм. Это происходит потому, что на свету активируются фототропины, которые способствуют вытеснению ауксинов.

Ауксины перемещаются в затененную сторону, потому что свет, кажется, инактивирует ауксин, концентрация которого уменьшается на светлой стороне. Ауксины - гормоны роста (они влияют на удлинение или удлинение клеток), поэтому затененная сторона стебля растет больше, чем солнечная, и ориентирована на свет.

Статолиты и свет

С другой стороны, было показано, что свет ингибирует образование специализированных клеток, содержащих статолиты. Таким образом, в гипокотиле (нижней части стебля проростка) изначально находятся статолиты, которые при воздействии света превращаются в хлоропласты.

Примеры геотропизма

Положительный корневой геотропизм

Большинство корней демонстрируют положительный геотропизм, и по этой причине почти во всех случаях, выдергивая траву из земли, мы наблюдаем, как ее корни ориентированы вниз.

Фактически, даже у тех растений, у которых корни выходят из основания стебля (придаточные корни), они ориентируются вниз, пока не проникают в почву.

Отрицательный корневой геотропизм

Есть несколько примеров корней, которые показывают отрицательный геотропизм (растут вверх), например пневмориза. Это респираторные корни, которые встречаются у видов мангровых зарослей, таких как черный мангровый лес (Avicennia germinans) и белые мангровые заросли (Laguncularia racemosa).

Эти корни возникают вертикально из корней, погруженных в соляное болото, и имеют поры, называемые пневматофорами. Эти пневматофоры обеспечивают газообмен, учитывая бедную кислородом среду, в которой развиваются корни.

Отрицательный геотропизм ствола

Это наиболее распространенный случай для стеблей, так как этим органам необходимо подниматься из земли, чтобы подвергать листья воздействию солнечного света. Наблюдая за ростом любого дерева, можно понять, как его вершина направляет рост вертикально, в сторону от земли.

Положительный геотропизм ствола

Бывают случаи, когда стебли растут не вверх, а под землей. Так обстоит дело с корневищами и клубнями, например имбирем (Зингибер лекарственный) и картофель (Solanum tuberosum).

Положительный геотропизм цветоноса

Наконец, есть случаи, когда цветоносы растут до тех пор, пока не зарываются в землю и не развивают там свои плоды. Например, цветы арахиса или арахиса (Арахис гипогея), после оплодотворения они удлиняют пестик до тех пор, пока он не погрузится в землю, а плоды (стручки) не вырастут под землей (геокарпия).

В этом случае стимулом является сила тяжести, а то, что движется, - это растение. Поскольку стимулом является гравитация, этот процесс также известен как гравитропизм (Chen, Rosen & Masson, 1999, Hangarter, 1997).

В течение многих лет это явление вызывало любопытство ученых, которые исследовали, как это движение происходит в растениях..

Многие исследования показали, что разные участки растения растут в противоположных направлениях (Chen et al., 1999; Morita, 2010; Toyota & Gilroy, 2013)..

Наблюдалось, что сила тяжести играет фундаментальную роль в ориентации частей растения: верхняя часть, образованная стеблем и листьями, растет вверх (отрицательный гравитропизм), а нижняя зона состоит из корни, растут вниз в направлении силы тяжести (положительный гравитропизм) (Hangarter, 1997).

Эти гравитационные движения гарантируют, что растения выполняют свои функции должным образом.

Верхняя часть ориентирована на солнечный свет для проведения фотосинтеза, а нижняя часть ориентирована на дно земли, так что корни могут достигать воды и питательных веществ, необходимых для ее развития (Chen et al., 1999 ).

Как происходит геотропизм??

Растения чрезвычайно чувствительны к окружающей среде, они могут влиять на их рост в зависимости от сигналов, которые они воспринимают, например: свет, гравитация, осязание, питательные вещества и вода (Wolverton, Paya, & Toska, 2011).

Геотропизм - это явление, которое происходит в три этапа:

обнаружение: восприятие силы тяжести осуществляется специализированными клетками, называемыми статоцистами.

Трансдукция и передача: физический стимул гравитации преобразуется в биохимический сигнал, который передается на другие клетки растения.

ответ: клетки реципиента растут таким образом, что создается кривизна, которая меняет ориентацию органа. Таким образом, корни растут вниз, а стебли вверх, независимо от ориентации растения (Masson et al., 2002, Toyota & Gilroy, 2013).

Рисунок 1. Пример геотропизма на растении. Обратите внимание на разницу в ориентации корней и стебля. Под редакцией: Кэтрин Брисеньо.

Геотропизм в корнях

Феномен наклона корня к гравитации изучен впервые много лет назад. В знаменитой книге "Сила движения у растений«Чарльз Дарвин сообщил, что корни растений имеют тенденцию расти к гравитации (Ge & Chen, 2016).

Гравитация обнаруживается на кончике корня, и эта информация передается в зону удлинения, чтобы сохранить направление роста.

Если есть изменения ориентации относительно поля силы тяжести, клетки реагируют, изменяя свой размер, так что верхушка корня продолжает расти в том же направлении силы тяжести, представляя положительный геотропизм (Сато, Хиджази, Беннетт, Виссенберг и Сваруп , 2017; Wolverton et al., 2011).

Они предположили, что колпачок был ответственен за обнаружение изменений в ориентации корней относительно силы тяжести (Chen et al., 1999).

Более поздние исследования показали, что в кепке есть специальные клетки, которые оседают в направлении силы тяжести, эти клетки называются статоцистами.

Статоцисты содержат структуры, похожие на камни, их называют амилопластами, потому что они полны крахмала. Плотно упакованные амилопласты оседают прямо на кончиках корней (Chen et al., 1999, Sato et al., 2017, Wolverton et al., 2011).

Благодаря недавним исследованиям клеточной и молекулярной биологии, понимание механизма, управляющего корневой геотропией, улучшилось.

Было показано, что этот процесс требует транспорта гормона роста, называемого ауксином, указанный транспорт известен как полярный транспорт ауксина (Chen et al., 1999, Sato et al., 2017).

Это было описано в 1920-х годах в модели Чолодного-Вента, которая предполагает, что искривления роста обусловлены неравномерным распределением ауксинов (Öpik & Rolfe, 2005).

Геотропизм в стеблях

Похожий механизм встречается в стеблях растений, с той разницей, что их клетки по-разному реагируют на ауксин.

В побегах стеблей увеличение локальной концентрации ауксина способствует росту клеток; обратное происходит с клетками корня (Morita, 2010; Taiz & Zeiger, 2002).

Дифференциальная чувствительность к ауксину помогает объяснить первоначальное наблюдение Дарвина о том, что стебли и корни реагируют противоположно гравитации. Как в корнях, так и в стеблях, ауксин накапливается в направлении силы тяжести, на нижней стороне.

Разница в том, что стволовые клетки реагируют противоположно на корневые клетки (Chen et al., 1999, Masson et al., 2002).

В корнях расширение клеток сдерживается на нижней стороне и создается искривление в направлении силы тяжести (положительный гравитропизм).

В стеблях ауксин также накапливается на нижней стороне, однако расширение клеток увеличивается и приводит к искривлению стебля в направлении, противоположном гравитации (отрицательный гравитропизм) (Hangarter, 1997; Morita, 2010; Zeiger, 2002).

Читайте также: