Che cos'è il geotropismo o il gravitropismo?

il geotropismo È l'influenza della gravità sul movimento delle piante. Il geotropismo deriva dalle parole "geo" che significa terra e "tropismo" che significa movimento provocato da uno stimolo (Öpik & Rolfe, 2005).

In questo caso, lo stimolo è la gravità e ciò che muove è la pianta. Poiché lo stimolo è gravità, questo processo è anche noto come gravitropismo (Chen, Rosen, & Masson, 1999, Hangarter, 1997).

Per molti anni questo fenomeno ha destato la curiosità degli scienziati, che hanno studiato come questo movimento si verifica nelle piante.

Molti studi hanno dimostrato che diverse aree della pianta crescono in direzioni opposte (Chen et al., 1999, Morita, 2010, Toyota e Gilroy, 2013).

È stato osservato che la gravità gioca un ruolo fondamentale nel guidare le parti della pianta: la parte superiore, formata dal gambo e foglie, cresce verso l'alto (gravitropismo negativo), mentre la zona inferiore costituito dalla radici, cresce verso il basso nella direzione della gravità (gravitropismo positivo) (Hangarter, 1997).

Questi movimenti, mediati dalla gravità, garantiscono che le piante svolgano correttamente le loro funzioni.

La parte superiore si trova ad affrontare la luce del sole per la fotosintesi, e la parte inferiore sia rivolta verso il fondo della terra, in modo che le radici possono raggiungere acqua e sostanze nutritive necessarie per il loro sviluppo (Chen et al., 1999 ).

Come si verifica il geotropismo?

Le piante sono estremamente sensibili all'ambiente, possono influenzare la loro crescita a seconda dei segnali che ricevono, per esempio, la luce, la gravità, tocco, nutrienti e acqua (Wolverton, Paya, e Toska, 2011).

Il geotropismo è un fenomeno che si verifica in tre fasi:

1. rivelazione: la percezione della gravità viene effettuata da cellule specializzate chiamate statocisti.

2. Trasduzione e trasmissione: lo stimolo fisico della gravità viene convertito in un segnale biochimico che viene trasmesso ad altre cellule della pianta.

3. risposta: le cellule riceventi crescono in modo tale da generare una curvatura che cambia l'orientamento dell'organo. Pertanto, le radici crescono verso il basso e gli steli verso l'alto, indipendentemente dall'orientamento della pianta (Masson et al., 2002, Toyota e Gilroy, 2013).

Figura 1. Esempio di geotropismo in una pianta. Notare la differenza nell'orientamento delle radici e dello stelo. A cura di: Katherine Briceño.

Geotropismo nelle radici

Il fenomeno dell'inclinazione della radice verso la gravità è stato studiato per la prima volta molti anni fa. Nel famoso libro "Il potere del movimento nelle piante"Charles Darwin ha riferito che le radici delle piante tendono a crescere verso la gravità (Ge & Chen, 2016).

La gravità viene rilevata sulla punta della radice e questa informazione viene trasmessa alla zona di allungamento, per mantenere la direzione della crescita.

Se i cambiamenti di orientamento rispetto al campo di gravità, cellule rispondono cambiando le loro dimensioni, in modo che la punta della radice di continuare a crescere nella stessa direzione della gravità presentare geotropism positivo (Sato, Hijazi, Bennett, Vissenberg, & Swarup , 2017; Wolverton et al., 2011).

Darwin e Ciesielski mostrarono che c'era una struttura alla radice delle radici che era necessaria per il geotropismo, questa struttura era chiamata "cap".

Hanno postulato che il cappuccio fosse responsabile di rilevare i cambiamenti nell'orientamento delle radici, rispetto alla forza di gravità (Chen et al., 1999).

Studi successivi hanno mostrato che nel cappuccio ci sono cellule speciali che si depositano nella direzione della gravità, queste cellule sono chiamate statocisti.

Le statocisti contengono strutture simili alle pietre, chiamate amiloplasti perché sono piene di amido. I amiloplasti di essere molto densa destra sedimenti sulla punta delle radici (Chen et al, 1999;. Sato et al, 2017. Wolverton et al, 2011.).

Da recenti studi di biologia cellulare e molecolare, è stata migliorata la comprensione del meccanismo che governa la geotropia delle radici.

È stato dimostrato che questo processo richiede il trasporto di un ormone della crescita chiamato auxina, detto trasporto è noto come trasporto di auxina polare (Chen et al., 1999, Sato et al., 2017).

Questo è stato descritto nel 1920 nel modello Cholodny-Wents, che propone che le curvature di crescita a causa di una distribuzione non uniforme di auxina (Öpik & Rolfe, 2005).

Geotropismo nei gambi

Un meccanismo simile si verifica nei gambi delle piante, con la differenza che le loro cellule rispondono in modo diverso all'auxina.

Nei germogli degli steli, l'aumento della concentrazione locale di auxina favorisce l'espansione cellulare; succede il contrario alle cellule di radice (Morita, 2010; Taiz & Zeiger, 2002).

La sensibilità differenziale all'auxina aiuta a spiegare l'osservazione originale di Darwin secondo cui gli steli e le radici rispondono in modo opposto alla gravità. In entrambe le radici e gli steli, l'auxina si accumula verso la gravità, sul lato inferiore.

La differenza è che le cellule staminali rispondono in modo opposto alle cellule delle radici (Chen et al., 1999, Masson et al., 2002).

Nelle radici, l'espansione cellulare viene inibita nella parte inferiore e la curvatura verso la gravità viene generata (gravitropismo positivo).

Negli steli, anche l'auxina si accumula sul lato inferiore, tuttavia, l'espansione cellulare aumenta e porta alla curvatura dello stelo nella direzione opposta alla gravità (gravitropismo negativo) (Hangarter, 1997; Morita, 2010; Zeiger, 2002).

riferimenti

1. Chen, R., Rosen, E., & Masson, P. H. (1999). Gravitropismo in piante superiori. Fisiologia vegetale, 120, 343-350.
2. Ge, L., & Chen, R. (2016). Gravitropismo negativo nelle radici delle piante. Piante naturali, 155, 17-20.
3. Hangarter, R. P. (1997). Gravità, luce e forma vegetale. Impianto, cella e ambiente, 20, 796-800.
4. Masson, P. H., Tasaka, M., Morita, M.T., Guan, C., Chen, R., Masson, P.H., ... Chen, R. (2002). Arabidopsis thaliana: un modello per lo studio della radice e sparare al gravitropismo (pp. 1-24).
5. Morita, M. T. (2010). Senso di gravità direzionale nel gravitropismo. Revisione annuale di biologia vegetale, 61, 705-720.
6. Öpik, H., & Rolfe, S. (2005). La fisiologia delle piante da fiore. (C. U. Press, Ed.) (4 ° ed.).
7. Sato, E.M., Hijazi, H., Bennett, M.J., Vissenberg, K., & Swarup, R. (2017). Nuove informazioni sulla segnalazione gravitropica delle radici. Journal of Experimental Botany, 66 (8), 2155-2165.
8. Taiz, L., & Zeiger, E. (2002). Fisiologia vegetale (3a ed.). Soci Sinauer.
9. Toyota, M., & Gilroy, S. (2013). Gravitropismo e segnalazione meccanica nelle piante. American Journal of Botany, 100 (1), 111-125.
10. Wolverton, C., Paya, A.M., & Toska, J. (2011). L'angolo del cappuccio radicolare e il tasso di risposta gravitropica sono disgiunti nel mutante di Arabidopsis pgm-1. Fisiologia Plantarum, 141, 373-382.