Geotropism hoặc Gravitropism là gì?

các địa chất nó là ảnh hưởng của trọng lực đến sự chuyển động của thực vật. Geotropism xuất phát từ các từ "địa lý" có nghĩa là trái đất và "chủ nghĩa nhiệt đới" có nghĩa là sự di chuyển bị kích thích bởi một kích thích (pik & Rolfe, 2005).

Trong trường hợp này, kích thích là trọng lực và những gì di chuyển là thực vật. Vì kích thích là trọng lực, quá trình này còn được gọi là trọng lực (Chen, Rosen, & Masson, 1999, Hangarter, 1997).

Trong nhiều năm, hiện tượng này đã khơi dậy sự tò mò của các nhà khoa học, những người đã điều tra làm thế nào sự chuyển động này xảy ra trong thực vật.

Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng các khu vực khác nhau của cây phát triển theo hướng ngược lại (Chen và cộng sự, 1999; Morita, 2010; Toyota & Gilroy, 2013)..

Người ta đã quan sát thấy rằng lực hấp dẫn đóng vai trò cơ bản trong sự định hướng của các bộ phận của cây: phần trên, được hình thành bởi thân và lá, mọc lên (lực hấp dẫn âm), trong khi vùng dưới được cấu thành bởi rễ, mọc xuống theo hướng trọng lực (lực hấp dẫn tích cực) (Hangarter, 1997).

Những chuyển động qua trung gian trọng lực này đảm bảo rằng thực vật thực hiện đúng chức năng của chúng.

Phần trên được định hướng theo ánh sáng mặt trời để thực hiện quang hợp và phần dưới được định hướng về phía dưới trái đất, để rễ có thể tiếp cận với nước và chất dinh dưỡng cần thiết cho sự phát triển của nó (Chen et al., 1999 ).

Làm thế nào để địa kỹ thuật xảy ra??

Thực vật rất nhạy cảm với môi trường, chúng có thể ảnh hưởng đến sự phát triển của chúng tùy thuộc vào các tín hiệu mà chúng nhận thấy, ví dụ: ánh sáng, trọng lực, xúc giác, chất dinh dưỡng và nước (Wolverton, Paya, & Toska, 2011).

Geotropism là một hiện tượng xảy ra theo ba giai đoạn:

1. Phát hiện: nhận thức về trọng lực được thực hiện bởi các tế bào chuyên biệt gọi là statocysts.

2. Truyền và truyền: kích thích vật lý của trọng lực được chuyển đổi thành tín hiệu sinh hóa được truyền đến các tế bào khác của cây.

3. Trả lời: các tế bào người nhận phát triển theo cách tạo ra độ cong làm thay đổi hướng của cơ quan. Do đó, rễ phát triển xuống và thân cây hướng lên trên, bất kể định hướng của cây (Masson et al., 2002, Toyota & Gilroy, 2013).

Hình 1. Ví dụ về địa kỹ thuật trong một nhà máy. Lưu ý sự khác biệt trong hướng của rễ và thân. Biên tập: Kinda Briceño.

Địa kỹ thuật trong rễ

Hiện tượng nghiêng của rễ đối với trọng lực đã được nghiên cứu lần đầu tiên cách đây nhiều năm. Trong cuốn sách nổi tiếng "Sức mạnh của sự di chuyển trong thực vật", Charles Darwin đã báo cáo rằng rễ cây có xu hướng phát triển theo trọng lực (Ge & Chen, 2016).

Trọng lực được phát hiện ở đầu rễ và thông tin này được truyền đến vùng kéo dài, để duy trì hướng tăng trưởng.

Nếu có sự thay đổi hướng liên quan đến trường trọng lực, các tế bào sẽ phản ứng bằng cách thay đổi kích thước của chúng, để đầu rễ tiếp tục phát triển theo cùng hướng trọng lực thể hiện tính địa kỹ thuật dương (Sato, Hijazi, Bennett, Vissenberg, & Swarup , 2017; Wolverton và cộng sự, 2011).

Darwin và Ciesielski đã chỉ ra rằng có một cấu trúc ở đầu rễ cần thiết cho địa kỹ thuật xảy ra, cấu trúc này được gọi là "nắp".

Họ yêu cầu rằng nắp này chịu trách nhiệm phát hiện những thay đổi trong hướng của rễ, liên quan đến lực hấp dẫn (Chen et al., 1999).

Các nghiên cứu sau đó cho thấy trong nắp có các tế bào đặc biệt lắng đọng theo hướng trọng lực, các tế bào này được gọi là statocysts.

Statocyst chứa cấu trúc tương tự như đá, chúng được gọi là amyloplast vì chúng chứa đầy tinh bột. Các amyloplast đóng gói dày đặc nằm ngay đầu rễ (Chen và cộng sự, 1999, Sato et al., 2017, Wolverton et al., 2011).

Từ các nghiên cứu gần đây về sinh học tế bào và phân tử, sự hiểu biết về cơ chế chi phối địa kỹ thuật gốc đã được cải thiện.

Nó đã được chứng minh rằng quá trình này đòi hỏi phải vận chuyển một loại hormone tăng trưởng được gọi là auxin, cho biết vận chuyển được gọi là vận chuyển A-xít cực (Chen et al., 1999, Sato et al., 2017).

Điều này đã được mô tả trong những năm 1920 trong mô hình Cholodny-Went, trong đó đề xuất rằng độ cong tăng trưởng là do sự phân phối không đồng đều của các chất bổ trợ (pik & Rolfe, 2005).

Geotropism trong thân cây

Một cơ chế tương tự xảy ra trong thân cây, với sự khác biệt là các tế bào của chúng phản ứng khác nhau với chất phụ gia.

Trong các chồi của thân cây, sự gia tăng nồng độ cục bộ của chất phụ gia thúc đẩy sự mở rộng tế bào; điều ngược lại xảy ra với các tế bào của rễ (Morita, 2010; Taiz & Zeiger, 2002).

Sự nhạy cảm khác biệt với chất phụ trợ giúp giải thích quan sát ban đầu của Darwin rằng thân và rễ phản ứng theo cách ngược lại với trọng lực. Cả ở rễ và thân, chất phụ gia đều tích lũy về phía trọng lực, ở mặt dưới.

Sự khác biệt là các tế bào gốc phản ứng theo cách ngược lại với các tế bào gốc (Chen và cộng sự, 1999, Masson et al., 2002).

Trong rễ, sự mở rộng tế bào bị ức chế ở phía dưới và độ cong đối với trọng lực được tạo ra (lực hấp dẫn tích cực).

Trong thân cây, chất phụ gia cũng tích lũy ở phía dưới, tuy nhiên, sự mở rộng tế bào tăng lên và dẫn đến độ cong của thân cây theo hướng ngược lại với trọng lực (lực hấp dẫn âm) (Hangarter, 1997; Morita, 2010; Zeiger, 2002).

Tài liệu tham khảo

1. Chen, R., Rosen, E., & Masson, P. H. (1999). Trọng lực ở thực vật bậc cao. Sinh lý thực vật, 120, 343-350.
2. Ge, L., & Chen, R. (2016). Hấp dẫn tiêu cực trong rễ cây. Cây thiên nhiên, 155, 17-20.
3. Hangarter, R. P. (1997). Trọng lực, ánh sáng và hình thức thực vật. Thực vật, Tế bào và Môi trường, 20, 796-800.
4. Masson, P. H., Tasaka, M., Morita, M.T., Guan, C., Chen, R., Masson, P.H., ... Chen, R. (2002). Arabidopsis thaliana: Một mô hình cho nghiên cứu về rễ và bắn trọng lực (trang 1-24).
5. Morita, M. T. (2010). Cảm biến trọng lực định hướng trong lực hấp dẫn. Đánh giá hàng năm về sinh học thực vật, 61, 705-720.
6. Pik, H., & Rolfe, S. (2005). Sinh lý học của thực vật có hoa. (C. U. Press, Ed.) (Tái bản lần thứ 4).
7. Sato, E.M., Hijazi, H., Bennett, M.J., Vissenberg, K., & Swarup, R. (2017). Những hiểu biết mới về tín hiệu hấp dẫn gốc. Tạp chí Thực vật học Thực vật, 66 (8), 2155-2165.
8. Taiz, L., & Zeiger, E. (2002). Sinh lý học thực vật (tái bản lần 3). Cộng sự.
9. Toyota, M., & Gilroy, S. (2013). Trọng lực và tín hiệu cơ học trong thực vật. Tạp chí Thực vật học Hoa Kỳ, 100 (1), 111-125.
10. Wolverton, C., Paya, A.M., & Toska, J. (2011). Góc nắp gốc và tốc độ phản ứng hấp dẫn không được kết hợp trong đột biến Arabidopsis pgm-1. Sinh lý học Plantarum, 141, 373-382.