Geotropism หรือ Gravitropism คืออะไร

geotropismo มันเป็นอิทธิพลของแรงโน้มถ่วงต่อการเคลื่อนไหวของพืช Geotropism มาจากคำว่า "geo" ซึ่งหมายถึงโลกและ "tropism" ซึ่งหมายถึงการเคลื่อนไหวที่กระตุ้นโดยการกระตุ้น (Öpik & Rolfe, 2005).

ในกรณีนี้การกระตุ้นคือแรงโน้มถ่วงและสิ่งที่เคลื่อนไหวคือพืช เนื่องจากแรงกระตุ้นคือแรงโน้มถ่วงกระบวนการนี้จึงเป็นที่รู้จักกันในนาม Gravitropism (Chen, Rosen, & Masson, 1999, Hangarter, 1997).

เป็นเวลาหลายปีที่ปรากฏการณ์นี้ก่อให้เกิดความอยากรู้อยากเห็นของนักวิทยาศาสตร์ที่ตรวจสอบว่าการเคลื่อนไหวนี้เกิดขึ้นในพืชอย่างไร.

การศึกษาจำนวนมากแสดงให้เห็นว่าพื้นที่ต่าง ๆ ของพืชเติบโตในทิศทางตรงกันข้าม (Chen et al., 1999; Morita, 2010; Toyota & Gilroy, 2013).

มันถูกตั้งข้อสังเกตว่าแรงโน้มถ่วงมีบทบาทพื้นฐานในการวางแนวของส่วนต่าง ๆ ของพืช: ส่วนบน, ที่เกิดขึ้นจากลำต้นและใบ, เติบโตขึ้น (gravitropism เชิงลบ), ในขณะที่โซนล่างประกอบด้วย รากเติบโตต่ำลงในทิศทางของแรงโน้มถ่วง (แรงโน้มถ่วงเชิงบวก) (Hangarter, 1997).

การเคลื่อนไหวที่ใช้แรงโน้มถ่วงเหล่านี้ช่วยให้แน่ใจว่าพืชทำงานได้อย่างเหมาะสม.

ส่วนบนจะมุ่งเน้นไปที่แสงแดดเพื่อทำการสังเคราะห์แสงและส่วนล่างจะเน้นไปที่ส่วนล่างของโลกเพื่อให้รากสามารถเข้าถึงน้ำและสารอาหารที่จำเป็นสำหรับการพัฒนา (Chen et al., 1999 ).

geotropism เกิดขึ้นได้อย่างไร??

พืชมีความอ่อนไหวต่อสิ่งแวดล้อมอย่างมากพวกเขาสามารถมีอิทธิพลต่อการเติบโตของพวกเขาขึ้นอยู่กับสัญญาณที่พวกเขารับรู้เช่นแสงแรงโน้มถ่วงสัมผัสสารอาหารและน้ำ (Wolverton, Paya, & Toska, 2011).

Geotropism เป็นปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้นในสามขั้นตอน:

1. การตรวจพบ: การรับรู้ของแรงโน้มถ่วงดำเนินการโดยเซลล์พิเศษที่เรียกว่า statocysts.

2. การถ่ายทอดและการส่งผ่าน: แรงกระตุ้นทางกายภาพของแรงโน้มถ่วงถูกแปลงเป็นสัญญาณทางชีวเคมีที่ส่งไปยังเซลล์อื่น ๆ ของพืช.

3. คำตอบ: เซลล์ผู้รับจะเติบโตในลักษณะที่ทำให้เกิดความโค้งซึ่งจะเปลี่ยนการวางแนวของอวัยวะ ดังนั้นรากเติบโตขึ้นและลำต้นขึ้นโดยไม่คำนึงถึงทิศทางของพืช (Masson et al., 2002, Toyota และ Gilroy, 2013).

รูปที่ 1. ตัวอย่างการระบุพิกัดของพืชในพืช สังเกตความแตกต่างในการวางแนวของรากและลำต้น แก้ไขโดย: Katherine Briceño.

Geotropism ในราก

มีการศึกษาปรากฏการณ์การเอียงของรากต่อแรงโน้มถ่วงเป็นครั้งแรกเมื่อหลายปีก่อน ในหนังสือที่มีชื่อเสียง "พลังของการเคลื่อนไหวในพืช"Charles Darwin รายงานว่ารากของพืชมีแนวโน้มที่จะเติบโตไปสู่แรงโน้มถ่วง (Ge & Chen, 2016).

ตรวจพบแรงโน้มถ่วงที่ปลายรากและข้อมูลนี้จะถูกส่งไปยังโซนยืดตัวเพื่อรักษาทิศทางการเติบโต.

หากมีการเปลี่ยนแปลงของการปฐมนิเทศด้วยความเคารพต่อแรงโน้มถ่วงเซลล์ตอบสนองโดยการเปลี่ยนขนาดของพวกเขาเพื่อให้ปลายของรากยังคงเติบโตในทิศทางเดียวกันของแรงโน้มถ่วงที่นำเสนอ geotropism บวก (Sato, Hijazi, Bennett, Vissenberg & Swarup , 2017; Wolverton และคณะ, 2011).

ดาร์วินและ Ciesielski แสดงให้เห็นว่ามีโครงสร้างที่ปลายรากที่จำเป็นสำหรับการเกิดตำแหน่งทางภูมิศาสตร์ที่จะเกิดขึ้นโครงสร้างนี้ถูกเรียกว่า "หมวก".

พวกเขาอ้างว่าหมวกมีหน้าที่ตรวจจับการเปลี่ยนแปลงในทิศทางของรากด้วยความเคารพต่อแรงโน้มถ่วง (Chen et al., 1999).

การศึกษาต่อมาแสดงให้เห็นว่าในหมวกมีเซลล์พิเศษที่ตะกอนในทิศทางของแรงโน้มถ่วงเซลล์เหล่านี้เรียกว่า statocysts.

Statocysts มีโครงสร้างคล้ายกับหินพวกเขาเรียกว่าอะไมโลพลาสต์เพราะเต็มไปด้วยแป้ง อะไมโลพลาสต์บรรจุหนาแน่นตั้งอยู่ที่ปลายราก (Chen et al., 1999, Sato et al., 2017, Wolverton et al., 2011).

จากการศึกษาเมื่อเร็ว ๆ นี้ของเซลล์ชีววิทยาและอณูชีววิทยาความเข้าใจของกลไกที่ควบคุม geotropy ได้รับการปรับปรุง.

มันแสดงให้เห็นว่ากระบวนการนี้ต้องการการขนส่งฮอร์โมนการเจริญเติบโตที่เรียกว่าออกซินกล่าวว่าการขนส่งเป็นที่รู้จักกันในนามการขนส่งโพลาร์ซิน (Chen et al., 1999, Sato et al., 2017).

นี่เป็นคำอธิบายในยุค 20 ในแบบจำลอง Cholodny-Went ซึ่งเสนอว่าความโค้งการเติบโตนั้นเกิดจากการกระจายตัวของออกซินไม่เท่ากัน (Öpik & Rolfe, 2005).

Geotropism ในลำต้น

กลไกที่คล้ายกันเกิดขึ้นในลำต้นของพืชมีความแตกต่างที่เซลล์ของพวกเขาตอบสนองต่อออกซิน.

ในลำต้นของลำต้นการเพิ่มความเข้มข้นของออกซินในท้องถิ่นจะช่วยส่งเสริมการขยายตัวของเซลล์ สิ่งที่ตรงกันข้ามจะเกิดขึ้นกับเซลล์ของราก (Morita, 2010; Taiz & Zeiger, 2002).

ความแตกต่างของความไวต่อการออกซินช่วยในการอธิบายการสังเกตแบบดั้งเดิมของดาร์วินที่ลำต้นและรากตอบสนองในลักษณะตรงกันข้ามกับแรงโน้มถ่วง ทั้งในรากและลำต้นออกซินสะสมไปทางแรงโน้มถ่วงที่ด้านล่าง.

ความแตกต่างคือเซลล์ต้นกำเนิดตอบสนองในทางตรงข้ามกับเซลล์ราก (Chen และคณะ, 1999, Masson และคณะ, 2002).

ในรากการขยายตัวของเซลล์ถูกยับยั้งที่ด้านล่างและความโค้งไปสู่แรงโน้มถ่วงถูกสร้างขึ้น (แรงโน้มถ่วงเป็นบวก).

ในลำต้นออกซินยังสะสมที่ด้านล่างอย่างไรก็ตามการขยายตัวของเซลล์เพิ่มขึ้นและส่งผลให้ความโค้งของลำต้นไปในทิศทางตรงกันข้ามกับแรงโน้มถ่วง (ลบ gravitropism) (Hangarter, 1997; Morita, 2010; Zeiger, 2002).

การอ้างอิง

1. เฉิน, R. , Rosen, E. , & Masson, P. H. (1999) แรงโน้มถ่วงในพืชที่สูงขึ้น สรีรวิทยาของพืช, 120, 343-350.
2. Ge, L. , & Chen, R. (2016) แรงโน้มถ่วงเชิงลบในรากพืช พืชธรรมชาติ, 155, 17-20.
3. Hangarter, R. P. (1997) แรงโน้มถ่วงแสงและรูปแบบของพืช พืชเซลล์และสิ่งแวดล้อม, 20, 796-800.
4. Masson, P. H. , Tasaka, M. , Morita, M.T. , Guan, C. , Chen, R. , Masson, P.H. , ... Chen, R. (2002) Arabidopsis thaliana: แบบจำลองสำหรับการศึกษารากและหน่อแรงโน้มถ่วง (pp. 1-24).
5. โมริตะ, M. ต. (2010) การตรวจจับทิศทางแรงโน้มถ่วงใน Gravitropism ทบทวนประจำปีของชีววิทยาพืช, 61, 705-720.
6. Öpik, H. , & Rolfe, S. (2005) สรีรวิทยาของไม้ดอก (C. U. Press, Ed.) (ฉบับที่ 4).
7. Sato, E.M. , Hijazi, H. , Bennett, M.J. , Vissenberg, K. , & Swarup, R. (2017) ข้อมูลเชิงลึกใหม่ ๆ เกี่ยวกับการส่งสัญญาณรากแรงโน้มถ่วง วารสารพฤกษศาสตร์ทดลอง, 66 (8), 2155-2165.
8. Taiz, L. , & Zeiger, E. (2002) สรีรวิทยาพืช (ฉบับที่ 3) ผู้ร่วมงาน Sinauer.
9. Toyota, M. , & Gilroy, S. (2013) แรงโน้มถ่วงและสัญญาณเชิงกลในพืช วารสารพฤกษศาสตร์อเมริกัน, 100 (1), 111-125.
10. Wolverton, C. , Paya, A.M. , & Toska, J. (2011) มุมของรูตหมวกและอัตราการตอบสนองต่อแรงโน้มถ่วงนั้นไม่ได้แยกจากกันใน Arabidopsis pgm-1 กลายพันธุ์ สรีรวิทยา Plantarum, 141, 373-382.