Tabla de Contenidos
Amikor az állatok környezeti ingerekkel szembesülnek, legyen az naplemente, heves esőzés vagy víz és élelem keresése, normális, hogy viselkedésük alapján reagálnak. Általában az állatok egyik reakciója ezekre az ingerekre az, hogy elmozdulnak arról a helyről, ahol vannak. Ezzel szemben a növények nem tudnak azonos módon reagálni ugyanazokra a környezeti ingerekre. Ennek az az oka, hogy a növények ülők, vagyis szó szerint mindig ugyanazon a helyen gyökereznek vagy horgonyoznak le. Ezért a növényeknek fiziológiájukon és fejlődésükön keresztül kell reagálniuk a különböző ingerekre vagy kihívásokra.
Ezek a növények és állatok közötti életmódbeli különbségek a két csoport közötti alapvető különbségből adódnak: míg az állatok a környezetükben mozognak, addig a növények a sajátjukban rögzülnek. A növények ilyen életmódja azt jelenti, hogy növekedésüket nagymértékben a környezeti ingerek határozzák meg. Így a növények által az ilyen típusú „plasztikus” fejlődés végrehajtására használt növekedési reakciók halmazának egyik eleme, amelyet a környezetük szab meg, az irányított növekedés. Az irányított növekedést viszont egy irányított inger hozza létre. Ezt a jelenséget tropizmusnak nevezik .
Mik azok a tropizmusok
Ezért a növényi tropizmusok olyan mechanizmusok, amelyek révén alkalmazkodnak a környezeti változásokhoz . Hasonlóképpen, a tropizmus egy inger felé vagy attól való elmozdulás. A növények növekedését általában négy inger befolyásolja: fény, gravitáció, víz és érintés. A tropizmusokat azonban nem szabad összetéveszteni más növényi mozgásokkal. Nasztikus mozdulatoknál a válasz iránya az ingerek irányától függ. Jó példa erre a húsevő növények leveleinek csúnya mozgása. Itt ezeket a mozgásokat egy inger indítja be, de az inger iránya nem tényezője az ennek hatására létrejövő válasznak.
Amellett, hogy reagálniuk kell a környezeti stresszhatásokra (például növényevők vagy kórokozók támadása), a növényeknek fel kell fedezniük környezetüket. Ily módon megkeresik az életüket fenntartó alapvető tápanyagforrásokat. Ezért a környezetükben lévő növények elsősorban megfelelő utánpótlást keresnek. Ezek közé tartozik a víz, az ásványi tápanyagok, a fény és esetenként a fizikai támogatás is. A szükséges és keresett készletek megoszlása időben és térben változik. Ha a növények képesek szabályozni ezeket a változókat, és az általuk generált változások irányát, akkor nagyobb lesz a környezetük felfedezésének képessége. Ezért ezek a tropizmusok folyamatosan jelen vannak a növényekben, és túlélésük kulcsát jelentik a környezethez való alkalmazkodáshoz.
pozitív és negatív tropizmusok
A növényi tropizmusok szintén az eltérő növekedés eredménye. Ez a növekedés akkor következik be, amikor egy növényi szerv egyik területén lévő sejtek gyorsabban nőnek, mint az ellenkező területen. Így a sejtek differenciális növekedése irányítja a szerv (levél, gyökér, szár stb.) növekedését. Hasonlóképpen meghatározza az egész növény irányított növekedését. Egyes növényi hormonok, például az auxinok, a növényi szervek eltérő növekedésének szabályozóinak tekinthetők. Ezek a hormonok arra késztetik a növényt, hogy egy inger hatására meghajoljon vagy meghajoljon.
Az inger irányába generált mozgás pozitív tropizmusnak számít . Ehelyett az ingerrel ellentétes irányú növekedést negatív tropizmusnak nevezik . A növények egyéb gyakori trópusi reakciói a gravitropizmus, fototropizmus, hidrotropizmus, tigmotropizmus, termotropizmus és kimotropizmus.
gravitropizmus
A növényi sejtosztódás az elongációs zónáknak nevezett szubapikális régiókban történik , amelyeket merisztémáknak nevezett szövetek alkotnak. Ez a sejtosztódás lehetővé teszi a növényi szervek növekedését. A gravitáció egy endogén és környezeti jel, amely más jelek kíséretében szabályozza ezt a növekedési folyamatot. Amikor a gyökér (a növény gyökere) megnyúlik és magja kicsírázik, kialakulnak az elsődleges gyökerek. Az összes gyökér, amely az első gyökökből jön létre, másodlagos gyökérként ismert. Bár a karógyökerek a gravitáció ellen nőnek, a karógyökerek hajlamosak vele együtt növekedni.
A perifériás szervek viszont az elsődleges szervekből származnak. Mindazonáltal gyors utánállítást végeznek, hogy a gravitációs vektorhoz képest egy preferált szöget kövessenek. Ez a gravitációs alappont (GSA) szöge. Ezáltal egy szerv megtartja lefelé irányuló függőleges 0 fokos tájolását. Az oldalirányú vagy perifériás növekedés, amely a tengelytől vagy az elsődleges szervtől indul, lehetővé teszi a növény számára, hogy jobban feltárja azt a környezetet, amelyben növekszik, így hatékonyan megszerezheti a környezet erőforrásait.
Ezért minden növényi szerv másként reagál a gravitációra. Következésképpen mindegyik szerv esetében a fajsúly beállított pontszögeiből nőnek. Ezek a szögek a növény fejlődése, hormonok hatására vagy környezeti jelzések hatására módosulhatnak. A 0 fokos lefelé függőleges orientációjú növény növekedése azonban a gravitropizmusnak köszönhető . Általánosságban elmondható, hogy ez a tropizmus a növények stratégiájának tekinthető, amely lehetővé teszi szerveik számára, hogy hozzáférjenek a szűkös erőforrásokhoz, mind a föld alatt, mind a légi úton.
A gravitropizmus jelentősége
A gravitropizmus nagy jelentőséggel bír a növényekben, mivel irányítja gyökereik növekedését. Amikor a gyökerek a gravitáció felé nőnek, pozitív gravitropizmusúnak tekintik . Ha a gyökerek a gravitációval ellentétes irányban nőnek, az negatív gravitropizmusnak minősül . A növény gyökér- és hajtásrendszerének gravitációs irányultsága már a palánta csírázási szakaszaitól megfigyelhető.
Azonban a gyökérrendszernek a gravitáció vonzása felé történő orientációja a gyökérsapkának köszönhető, amelyet capnak vagy pilorrizának neveznek . Úgy gondolják, hogy a statociták , amelyek a gyökérsapkában található speciális sejtek, felelősek a gravitáció érzékeléséért. Ezek a speciális sejtek más szervekben is megtalálhatók, például a szárban. A szár az amiloplasztoknak nevezett organellumokat tartalmaz . Ezek keményítőraktárként működnek. A durva keményítőszemcsék amiloplasztok lerakódását okozzák a növények gyökereiben. Ez a gravitáció hatására történik.
Az amiloplasztok ülepedése hatására a gyökérkapszula jeleket küld a megnyúlás zónájába. Mint már említettük, ez a terület az egyik felelős a gyökérnövekedésért. Ebben a zónában az aktivitás differenciált növekedést és gyökérgörbülést okoz, és a növekedést a gravitáció irányába irányítja. Ha egy gyökér olyan mozgásokat végez, amelyek megváltoztatják a statociták orientációját, az aminoplasztok áthelyeződnek, aminek következtében a statociták visszatérnek az ideális pontba, vagyis a gravitáció irányába. Egyszerűen fogalmazva, ha a mag úgy fordul, hogy a gyökér a gravitáció irányával ellentétes (felfelé), akkor meggörbül, és lefelé orientálja magát. Így a gravitáció irányának megfelelően fog növekedni.
Fototropizmus
A növények képesek megkülönböztetni a fény különböző hullámhosszait. Emiatt általában a kék fény irányába. Az a mozgás (tropizmus), amelyet a növény a fény irányára reagálva generál, fototropizmusnak nevezik . A kék fény szenzoros receptorait, amelyek lehetővé teszik ezt a választ, fototropinoknak nevezzük . Bár a fototróp válaszokat általában nem váltja ki vörös fény, a fototropin-rendszer úgy tűnik, hogy kölcsönhatásba lép a fitokrómmal, hogy fokozza az általános kékfény-választ. A fitokrómok a vörös fény érzékelői.
A fototropizmus gyakori a különböző növényekben. Ez a mohákon, páfrányokon, magnövényeken és még algákon is megfigyelhető. Ez a tropizmus könnyebben értékelhető a száron és a leveleken, amelyek általában összetett napi mozgásmintákat alakítanak ki, mivel nappal követik a napot. Ez azért van megadva, hogy fenntartsa a penge szögét a beeső napfényhez képest. Hasonlóképpen a fény felé történő növekedés vagy pozitív tropizmus figyelhető meg a különböző edényes növényekben. Ezek közé tartoznak a zárvatermők, a gymnospermek és a páfrányok.
Ezeknek a növényeknek a szára a fényforrás irányába nő. Azonban fototróp válaszok is megfigyelhetők a gyökerekben. Ezek a válaszok azt javasolták, hogy segítsék a gyökérnövekedést a talaj azon felső részeihez képest, amelyekbe a fény még behatol. A növény gyökerei azonban hajlamosak negatív fototropizmust generálni , amelyet a gravitropizmus befolyásol. Vagyis a fénnyel ellentétes irányban nőnek és mozognak.
heliotropizmus
A heliotropizmus a fototropizmus egy fajtája, amelyben egyes növényi szervek keletről nyugatra haladnak . A növények szervei, amelyek általában ezt a mozgást végzik, a szárak és a virágok. Egyes heliotróp növények éjszaka is képesek virágaikat a nap felé fordítani. Ezzel a növény biztosítja, hogy megjelenésekor a nap irányába tájoljon. Ez a mozgási képesség olyan növényeknél is megfigyelhető, mint a napraforgó. Ez azonban csak fiatalkorában fordul elő. Ahogy a napraforgó érett, elveszti heliotróp képességét, és csak egy irányba mutat, általában keletre.
Hasonlóképpen, a heliotropizmus kedvez a növények növekedésének, és növeli a keletre néző virágok hőmérsékletét. Ez a tény vonzóbbá teszi a heliotróp növényeket a beporzók számára.
hidrotropizmus
A növényi gyökerek azon képessége, hogy vizet és ásványi anyagokat nyerjenek ki a talajból, attól függ létük. A nedvességgradienshez viszonyított irányított gyökérnövekedést hidrotropizmusnak nevezik . Más szóval, ezzel a tropizmussal a növényi gyökerek a vízkoncentrációra reagálva, irányítottan nőnek. A pozitív hidrotropizmus révén a növények gondoskodnak túlélésükről, megvédik magukat a szárazságtól. Éppen ellenkezőleg, a negatív hidrotropizmus révén a növények megszabadulnak a víz túltelítettségétől. Ez a tropizmus nagy jelentőséggel bír a száraz biomokból származó növényekben, mivel ezeknek képesnek kell lenniük reagálni az alacsony vízkoncentrációra.
Mivel a nedvesség gradiens a növény gyökereiben érezhető, a gyökér gyökérhez legközelebb eső oldalán lévő sejtek lassabb növekedést tapasztalnak. Az abszcizinsav (ABA) néven ismert növényi hormon fontos szerepet játszik ebben a folyamatban. Ez a hormon elősegíti a differenciális növekedést a gyökér megnyúlási zónájában, és ennek köszönhetően ez a növekedés lehetővé teszi a gyökerek növekedését a víz irányába.
Nos, mielőtt egy növény gyökerei hidrotropizmust mutatnának, először le kell győzniük gravitációs hajlamaikat. Vagyis a gyökereknek kevésbé kell érzékenyek lenniük a gravitációra. Különböző tanulmányok kimutatták, hogy a vízgradiensnek való kitettség vagy annak hiánya hatására a gyökerek a gravitropizmus feletti hidrotropizmust mutatják. Ilyenkor csökken az aminoplasztok száma a gyökerek statocitáiban. Az aminoplasztok redukciója a gyökér statocitáiban segít a gyökereknek leküzdeni a gravitáció vonzását, és a nedvesség hatására elmozdulni.
thigmotropizmus
Egyes növények érzékenyebbek az érintésre, mint sok állat, köztük az ember. Az emberi bőr minimum 0,002 mg súlyt érezhet rajta. Ezzel szemben a napharmatnak nevezett rovarevő növény 0,0008 mg-os, míg a Sicyos -inda 0,00025 mg-os súlyt képes kimutatni. Így a tigmotropizmus egy növény mozgására utal, válaszul az érintés vagy érintés ingerére. Ezt a jelenséget haptotropizmusnak is nevezik .
pozitív és negatív thigmotropizmus
A tigmotrop viselkedésnek különböző típusai vannak. Köztük a pozitív és a negatív. Pozitív thigmotropizmus fordul elő a kúszónövényekben, valamint a szőlőként ismert növényekben. A fotoszintézis folyamatának javítása érdekében ezeknek a növényeknek egy része kihasználja a speciális struktúrákat, hogy közelebb kerüljenek ingereikhez, és jobban ki legyenek téve a fénynek. Ezeket a struktúrákat indáknak nevezzük .
Az inda egy fonalszerű függelék, amellyel a növény szilárd felületek vagy szerkezetek köré tekercselődik. Az inda felszínén lévő szenzoros epidermális sejteket stimulálják, amikor az inda érintkezésbe kerül egy tárggyal. Ezek a sejtek jelzik az indának, hogy feltekeredjen. Ez a göndörülés is a differenciált növekedés eredménye.
Míg az indák pozitív thigmotropizmust generálnak, a növények gyökerei ellenkezőleg, negatívat mutathatnak. Negatív thigmotropizmus akkor fordul elő , amikor a gyökerek átnyúlnak a talajon, és az indát ingerlő objektummal ellentétes irányban nőnek. A gyökerek növekedését nagymértékben befolyásolja a gravitáció, ezért hajlamosak lefelé nőni. Amikor azonban a gyökerek érintkezésbe kerülnek egy tárggyal, megváltoztathatják növekedésük irányát. Ez az ingerre adott válaszként következik be, ami az érintkezés.
Termotropizmus és kimotropizmus
A tropizmus két másik típusa a termotropizmus és a kemotropizmus. A termotropizmus a növény mozgása vagy növekedése a hőmérséklet változásaira reagálva . Így pozitív vagy negatív termotropizmus fordulhat elő , és az a környezet hőmérsékleti tartományától függően fordul elő, amelyben a növény található. A kemotropizmus a növény növekedése vagy mozgása a környezet összetevőire vagy kémiai anyagaira adott válaszként .
A növényi gyökerek meglehetősen kemotróp szervek, mivel pozitívan vagy negatívan reagálhatnak bizonyos kémiai anyagok jelenlétére a talajban. A gyökerekben jelenlévő kimotropizmus elősegíti a növény növekedését és fejlődését a talajból kivont erőforrások révén.
A pozitív kemotropizmus egyik példája a növény beporzása idején fordul elő. Amikor egy pollenszem a nőstény szaporodási struktúrájára, az úgynevezett stigmára kerül , a pollenszem kicsírázik. Ily módon pollencső képződik. Így a pollencső növekedése a növény petefészke felé irányul az onnan érkező kémiai jelek felszabadulásának köszönhetően.
Források
- Atamian, Hagop S. és mtsai. „A napraforgó heliotropizmusának cirkadiális szabályozása, a virágok orientációja és a beporzó látogatások”. Tudomány, Amerikai Tudományfejlesztési Szövetség, augusztus 5. 2016, science.sciencemag.org/content/353/6299/587.full.
- Chen, Rujin és mtsai. „Gravitropizmus magasabb rendű növényekben”. Plant Physiology, vol. 120. (2), 1999. o. 343-350., doi:10.1104/pp.120.2.343.
- Dietrich, Daniela és mtsai. „A gyökér hidrotropizmusát egy kéreg-specifikus növekedési mechanizmus szabályozza.” Nature Plants, vol. 3 (2017): 17057. Nature.com. Web. február 27 2018.
- Eape, D. Barroso, L és mások. (2005). Hidrotropizmus: a gyökérnövekedés reakciói a vízre. Abiotikus stressz sorozat| Vol. 10 (1), (44-50. oldal).
- Esmon, C. Alex és mtsai. „Növényi tropizmusok: mozgási erő biztosítása egy ülő szervezet számára”. International Journal of Developmental Biology, vol. 49, 2005, p. 665-674., doi:10.1387/ijdb.052028ce.
- Gilroy, S. (2008). Növénytropizmusok. 18. kötet (7).
- Stowe-Evans, Emily L. és mtsai. „NPH4, az Arabidopsis auxinfüggő differenciális növekedési válaszainak feltételes modulátora”. Plant Physiology, vol. 118 (4), 1998, p. 1265-1275., doi:10.1104/pp.118.4.1265.
- Su, Shih-Heng. Gibbs, N. és mások. (2017). A gyökér gravitropizmus molekuláris mechanizmusai. Vol. 27 (17).
- Takahashi, Nobuyuki és mtsai. „A hidrotropizmus kölcsönhatásba lép a gravitropizmussal azáltal, hogy lebontja az amiloplasztokat az Arabidopsis és a retek csíranövény gyökereiben”. Plant Physiology, vol. 132. (2), 2003. o. 805-810., doi:10.1104/pp.018853.
