Jak rostliny reagují na světlo, dotek a jiné podněty

Rostliny, stejně jako zvířata a jiné organismy, se musí přizpůsobit svému neustále se měnícímu prostředí. Zatímco zvířata jsou schopny přemístit se z jednoho místa na druhé, když se podmínky prostředí stanou nepříznivými, rostliny nejsou schopny totéž. Rostliny musí být v přisátí (neschopné se pohybovat) a musí najít jiné způsoby, jak zacházet s nepříznivými podmínkami prostředí. Rostliny tropismy jsou mechanismy, kterými se rostliny přizpůsobují změnám prostředí. Tropis je růst směrem k stimulu nebo od něj. Mezi běžné podněty, které ovlivňují růst rostlin, patří světlo, gravitace, voda a dotyk. Rostliny tropisů se liší od ostatních pohybů vytvářených stimuly, jako je nepříjemné pohyby, tím, že směr reakce závisí na směru stimulu. Nastic pohyby, jako je pohyb listů v masožravých rostlin, jsou iniciovány stimulem, ale směr stimulu není faktorem reakce.

Rostlinné tropizmy jsou výsledkem diferenciální růst. K tomuto typu růstu dochází, když buňky v jedné oblasti rostlinného orgánu, jako je kmen nebo kořen, rostou rychleji než buňky v opačné oblasti. Diferenciální růst buněk řídí růst orgánu (kmen, kořen atd.) A určuje směrový růst celé rostliny. Rostlinné hormony, jako

instagram viewer
auxiny, se předpokládá, že pomáhají regulovat diferenciální růst rostlinného orgánu, což způsobuje, že rostlina se zakřivuje nebo ohýbá v reakci na stimul. Růst ve směru podnětu je známý jako pozitivní tropismus, zatímco růst od podnětu je známý jako negativní tropis. Mezi běžné tropické reakce v rostlinách patří fototropismus, gravitropis, thigmotropis, hydrotropis, termotropis a chemotropis.

Fototropismus je směrový růst organismu v reakci na světlo. Růst směrem ke světlu nebo pozitivní tropismus je prokázán v mnoha vaskulárních rostlinách, jako je angiospermy, gymnospermy a kapradiny. Stonky v těchto rostlinách vykazují pozitivní fototropismus a rostou ve směru světelného zdroje. Fotoreceptory v rostlinné buňky detekují světlo a rostlinné hormony, jako jsou auxiny, jsou nasměrovány na stranu stonku, která je dále od světla. Hromadění auxinů na stínované straně stonku způsobuje, že se buňky v této oblasti protahují rychleji než buňky na opačné straně stonku. V důsledku toho se stonek zakřivuje ve směru od strany nahromaděných auxinů a směrem ke světlu. Stonky rostlin a listy prokázat pozitivní fototropismus, zatímco kořeny (většinou ovlivněné gravitací) mají tendenci demonstrovat negativní fototropismus. Od té doby fotosyntéza dirigování organel, známých jako chloroplasty, jsou nejvíce koncentrované v listech, je důležité, aby tyto struktury měly přístup ke slunečnímu záření. Kořeny naopak naopak absorbují vodu a minerální živiny, které se pravděpodobně získávají pod zemí. Reakce rostliny na světlo pomáhá zajistit, aby byly získány zdroje pro zachování života.

Heliotropismus je typ fototropismu, ve kterém určité rostlinné struktury, obvykle stonky a květiny, sledují cestu slunce od východu na západ, jak se pohybuje po obloze. Některé helotropní rostliny jsou také schopny během noci obrátit své květiny zpět na východ, aby zajistily, že budou při stoupání obráceny ke směru slunce. Tato schopnost sledovat pohyb slunce je pozorována u mladých slunečnicových rostlin. Jakmile zrají, tyto rostliny ztratí heliotropní schopnost a zůstanou v poloze orientované na východ. Heliotropismus podporuje růst rostlin a zvyšuje teplotu květů orientovaných na východ. Díky tomu jsou heliotropní rostliny atraktivnější pro opylovače.

Thigmotropismus popisuje růst rostlin v reakci na dotyk nebo kontakt s pevným předmětem. Pozitivní thigmostropismus je demonstrován lezení rostlin nebo vinné révy, které mají specializované struktury zvané úponky. Úponka je vláknitá přípojka používaná pro twinning kolem pevných struktur. Upravený list rostliny, stonek nebo řapík může být úponek. Když úponka roste, dělá to v rotujícím vzoru. Špička se ohýbá v různých směrech a vytváří spirály a nepravidelné kruhy. Pohyb rostoucí úponky se téměř zdá, jako by rostlina hledá kontakt. Když úponka přijde do kontaktu s předmětem, jsou stimulovány senzorické epidermální buňky na povrchu úponky. Tyto buňky signalizují úponku, aby se svinula kolem objektu.

Vinutí úponky je výsledkem rozdílného růstu, protože buňky, které nejsou ve styku s podnětem, se prodlužují rychleji než buňky, které přicházejí do styku s podnětem. Stejně jako u fototropismu se auxiny podílejí na diferenciálním růstu úponek. Vyšší koncentrace hormonu se hromadí na straně úponky, která není v kontaktu s předmětem. Vázání úponky upevňuje rostlinu k objektu, který rostlině poskytuje podporu. Činnost popínavých rostlin poskytuje lepší fotosyntézu světla a také zvyšuje viditelnost jejich květů opylovače.

Zatímco úponky vykazují pozitivní thigmotropismus, kořeny se mohou projevit negativní thigmotropismus občas. Jak kořeny sahají do země, často rostou ve směru od předmětu. Růst kořenů je primárně ovlivňován gravitací a kořeny mají tendenci růst pod zemí a od povrchu. Když kořeny přicházejí do kontaktu s předmětem, často mění svůj směr dolů v reakci na kontaktní podnět. Vyhýbání se předmětům umožňuje kořenům růst nerušeně půdou a zvyšuje jejich šance na získání živin.

Gravitropismus nebo geotropismus je růst v reakci na gravitaci. Gravitropis je v rostlinách velmi důležitý, protože řídí růst kořenů směrem k tahu gravitace (pozitivní gravitropismus) a růst stonku v opačném směru (negativní gravitropismus). Orientaci kořenového a výhonného systému rostliny na gravitaci lze pozorovat ve stadiích klíčení v sazenici. Jak se embryonální kořen vynoří ze semene, roste dolů ve směru gravitace. Pokud by se semeno otočilo tak, aby kořen směřoval vzhůru od půdy, kořen se zakřiví a přesměruje zpět směrem ke gravitačnímu tahu. Naopak, vyvíjející se střelba sama směřuje proti gravitaci pro vzestupný růst.

Kořenový uzávěr je to, co směřuje kořenový hrot k tahu gravitace. Specializované buňky v kořenové čepici zvané statocyty jsou považovány za zodpovědné za snímání gravitace. Statocyty se také nacházejí v stoncích rostlin a obsahují organely volala amyloplasty. Amyloplasty fungují jako sklady škrobu. Hustá škrobová zrna způsobují sedimentaci amyloplastů v kořenech rostlin v reakci na gravitaci. Sedimentace amyloplastů způsobuje, že kořenový uzávěr vysílá signály do oblasti kořene zvané elongační zóna. Buňky v prodloužené zóně jsou zodpovědné za růst kořenů. Aktivita v této oblasti vede k diferenciálnímu růstu a zakřivení kořenů směřujících růst dolů směrem k gravitaci. Pokud by se kořen pohyboval takovým způsobem, aby se změnila orientace statocytů, amyloplasty se znovu usadí do nejnižšího bodu buněk. Změny v poloze amyloplastů jsou snímány statocyty, které pak signalizují elongační zónu kořene, aby upravily směr zakřivení.

Auxiny také hrají roli ve směru růstu rostlin v reakci na gravitaci. Hromadění auxinů v kořenech zpomaluje růst. Pokud je rostlina umístěna vodorovně na její straně bez vystavení světlu, akumulují se auxiny spodní strana kořenů, která má za následek pomalejší růst na této straně a klesající zakřivení vykořenit. Za stejných podmínek se projeví stonek rostliny negativní gravitropismus. Gravitace způsobí akumulaci auxinů na spodní straně stonku, což způsobí, že buňky na této straně se protáhnou rychleji než buňky na opačné straně. Výsledkem bude, že se střelba ohne směrem nahoru.

Hydrotropismus je směrový růst v reakci na koncentrace vody. Tento tropis je důležitý v rostlinách pro ochranu před suchem prostřednictvím pozitivního hydrotropismu a proti nadměrnému nasycení vodou negativním hydrotropismem. Je to zvláště důležité pro vyprahlé rostliny biomy být schopen reagovat na koncentrace vody. Vlhkostní gradienty jsou snímány v kořenech rostlin. buňky na straně kořene nejblíže ke zdroji vody dochází k pomalejšímu růstu než na druhé straně. Rostlinný hormon kyselina abscisová (ABA) hraje důležitou roli při vyvolávání diferenciálního růstu v kořenové elongační zóně. Tento rozdílný růst způsobuje, že kořeny rostou směrem k vodě.

Než mohou kořeny rostlin vykazovat hydrotropismus, musí překonat své gravitrofické tendence. To znamená, že kořeny musí být méně citlivé na gravitaci. Studie provedené na interakci mezi gravitropismem a hydrotropismem v rostlinách naznačují, že vystavení vodnímu gradientu nebo nedostatek vody může vyvolat kořeny, které se projeví hydrotropismem gravitropismus. Za těchto podmínek počet amyloplastů v kořenových statocytech klesá. Méně amyloplastů znamená, že kořeny nejsou ovlivněny sedimentací amyloplastů. Redukce amyloplastů v kořenových čepičkách pomáhá kořenům překonat tažnou sílu a pohybovat se v reakci na vlhkost. Kořeny v dobře hydratované půdě mají ve svých kořenových víčkách více amyloplastů a mají mnohem větší odezvu na gravitaci než na vodu.

Dva další typy rostlinných tropisů zahrnují termotropismus a chemotropismus. Termotropismus je růst nebo pohyb v reakci na změny teploty nebo teploty chemotropismus je růst v reakci na chemikálie. Kořeny rostlin mohou vykazovat pozitivní termotropis v jednom teplotním rozsahu a negativní termotropis v jiném teplotním rozsahu.

Kořeny rostlin jsou také vysoce chemotropními orgány, protože mohou reagovat pozitivně nebo negativně na přítomnost určitých chemických látek v půdě. Kořenová chemotropismus pomáhá rostlině získat přístup k půdě bohaté na živiny, čímž se zvyšuje růst a vývoj. Znečištění v kvetoucích rostlinách je dalším příkladem pozitivního chemotropismu. Když pyl zrno přistane na ženské reprodukční struktuře zvané stigma, pylové zrno klíčí a tvoří pylovou trubici. Růst pylové zkumavky je směrován k vaječníku uvolňováním chemických signálů z vaječníku.