该geotropismo是重力对植物的运动的影响。地向性来自“ geo”(地球)和“ tropism”(因刺激)引起的运动(Öpik&Rolfe,2005)。
在这种情况下,刺激是重力,而移动的是植物。由于重力是刺激,因此这个过程也称为重力运动(Chen,Rosen和Masson,1999; Hangarter,1997)。
多年来,这种现象引起了科学家的好奇,他们研究了这种运动在植物中是如何发生的。许多研究表明,植物的不同区域向相反的方向生长(Chen等,1999; Morita,2010; Toyota&Gilroy,2013)。
已经观察到,重力在植物各部分的定向中起着基本作用:由茎和叶形成的上部向上生长(负重力),而下部由植物的下部组成。根,沿重力方向向下生长(正重力)(Hangarter,1997)。
这些重力介导的运动可确保植物正常运行。
上部朝向太阳光以进行光合作用,而下部朝向地球的底部,因此根可以到达其发育所需的水和养分(Chen等,1999)。 )。
地磁现象如何发生?
植物对环境极为敏感,它们会根据它们感知到的信号影响其生长,例如:光线,重力,接触,养分和水(Wolverton,Paya和Toska,2011年)。
地热偏爱现象分为三个阶段:
检测:重力的感知是通过称为囊肿的特殊细胞进行的。
转导和传递:重力的物理刺激被转换成生化信号,并传递到植物的其他细胞。
答:受体细胞以某种方式生长,从而产生弯曲,从而改变器官的方向。因此,无论植物的方向如何,根部向下生长而茎向上向上(Masson等,2002; Toyota&Gilroy,2013)。
图1.植物中地向性的例子。注意根和茎的方向不同。编辑:凯瑟琳·布里塞尼奥(KatherineBriceño)。
根中的地向性
许多年前,人们首次研究了根部向重力倾斜的现象。在著名的《植物运动的力量》一书中,查尔斯·达尔文(Charles Darwin)报告说,植物的根系趋向于引力生长(Ge&Chen,2016)。
在根部的尖端检测到重力,该信息会传输到伸长区,以保持生长方向。
如果相对于重力场的方向发生变化,则细胞会通过改变其大小来做出响应,以使根尖继续沿相同的重力方向生长,从而呈现出正向地性(Sato,Hijazi,Bennett,Vissenberg和Swarup ,2017; Wolverton等,2011)。
达尔文(Darwin)和西耶斯基(Ciesielski)指出,在根部的尖端存在一种结构,该结构是发生大地定向的必要条件,他们称这种结构为“帽”。
他们假设帽盖负责检测相对于重力的根系方向变化(Chen等,1999)。
后来的研究表明,在瓶盖中有一些特殊的细胞沿重力方向沉积,这些细胞被称为“囊肿”。
葡萄球囊含有石头样结构,因为它们充满淀粉,所以被称为淀粉糊质。淀粉质体非常稠密,沉积在根尖(Chen等,1999; Sato等,2017; Wolverton等,2011)。
从细胞和分子生物学的最新研究中,对控制根地向性的机理的理解得到了提高。
已表明该过程需要运输一种称为生长素的生长激素,这种运输称为极性生长素运输(Chen等,1999; Sato等,2017)。
这在1920年代的Cholodny-Went模型中得到了描述,该模型提出生长曲率是由于生长素的分布不均匀造成的(Öpik&Rolfe,2005)。
茎中的向地性
类似的机制发生在植物的茎中,不同之处在于它们的细胞对生长素的反应不同。
在茎的芽中,增加植物生长素的局部浓度可促进细胞扩增。根细胞则相反(Morita,2010; Taiz&Zeiger,2002)。
对植物生长素的差异敏感性有助于解释达尔文最初的观察结果,即茎和根对重力的反应相反。在根部和茎部中,生长素都在重力作用下在底部积聚。
不同之处在于,干细胞对根细胞的反应相反(Chen等,1999; Masson等,2002)。
在根部,细胞的生长受到抑制,并且向重力方向弯曲(正重力)。
在茎中,生长素也积聚在下侧,但是,细胞膨胀增加并导致茎在与重力相反的方向弯曲(负重力)(Hangarter,1997; Morita,2010; Taiz和Zeiger,2002)。
参考文献
- Chen,R.,Rosen,E.,&Masson,PH(1999)。高等植物的重力运动。植物生理学,120,343-350。
- Ge,L.,&Chen,R.(2016年)。植物根系负向性。自然植物,155,17-20。
- Hangarter,RP(1997)。重力,光线和植物形态。植物,细胞与环境,第20卷,第796-800页。
- Masson,PH,Tasaka,M.,Morita,MT,Guan,C.,Chen,R.,Masson,PH,… Chen,R.(2002)。拟南芥:一种研究根和茎引向性的模型(第1-24页)。
- MT森田(2010)。重力偏向中的方向重力感应。植物生物学年度评论,61,705–720。
- Öpik,H.和Rolfe,S.(2005年)。开花植物的生理学。(CU Press,Ed。)(第4版)。
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- Toyota,M.和&Gilroy,S.(2013)。植物的重力和机械信号传递。美国植物学杂志,100(1),111–125。
- Wolverton,C.,Paya,AM和Toska,J.(2011)。拟南芥pgm-1突变体的根冠角和重力响应率不相关。植物生理学报,141,373–382。