Typy Nastias, cechy i przykłady



The nastias, Nastismos lub ruchy násticos są formą ruchu roślin wynikającą z postrzegania bodźca zewnętrznego w jednym kierunku, ale kierunek ruchu wynikającego z tego jest niezależny od kierunku postrzeganego bodźca. Występują praktycznie we wszystkich organach roślin: liściach, łodygach i gałęziach, kwiatach, wąsach i korzeniach.

Wśród mechanizmów, które rośliny muszą dostosować do otaczającego je środowiska, są pewne formy ruchów, które, odwracalnie lub nieodwracalnie, wynikają z postrzegania bodźców świetlnych, termicznych, chemicznych, wodnych, dotykowych, grawitacyjnych, produktu ran spowodowanych przez roślinożerców podczas karmienia, między innymi.

Ruch w roślinach tradycyjnie dzieli się na dwa typy: tropizmy i nastazy. Tropizmy, w przeciwieństwie do nastiasów, są funkcjonalnie definiowane jako ruchy lub reakcje wzrostu organów roślinnych na bodźce fizyczne i są bezpośrednio związane z kierunkiem, w którym są postrzegane..

Zarówno nastias, jak i tropizmy mogą być wynikiem ruchów spowodowanych wzrostem lub zmianami turgoru w komórkach poruszającego się organu, więc niektóre ruchy można uznać za odwracalne i inne nieodwracalne, w zależności od przypadku..

Charles Darwin w swojej pracy z roku 1881 - Siła ruchu w roślinach - opisywała ruchy roślin w wyniku zmian środowiskowych, zwłaszcza związanych z reakcjami tropików. Jednak mechanizmy leżące u podstaw tych ruchów zostały opisane przez różnych autorów od tamtego czasu do chwili obecnej.

Indeks

  • 1 Rodzaje
  • 2 Charakterystyka i przykłady
    • 2.1 Nictinastias lub „ruchy snu” roślin
    • 2.2 Tygmonastie lub ruchy dotykowe
    • 2.3 Termonastie
  • 3 referencje

Typy

Roślina może otrzymać wielką różnorodność bodźców, dla których może wywołać dużą różnorodność odpowiedzi. Klasyfikacja różnych ruchów paskudnych została dokonana głównie na podstawie natury bodźców, jednak naukowy opis mechanizmów odpowiedzi przedstawia wiele niejasności.

Do najbardziej znanych typów nastiasów należą:

  • Nictinastia: kiedy liście niektórych gatunków roślin strączkowych rozwijają się całkowicie w ciągu dnia i składają się lub zamykają w nocy.
  • Tigmonastia / Sixmonastia: ruchy wynikające z bodźców poprzez bezpośredni kontakt fizyczny w niektórych organach niektórych gatunków.
  • Termonastia: ruchy odwracalne zależne od wahań temperatury.
  • Fotonastia: uważany jest za szczególny rodzaj fototropizmu; liście niektórych gatunków w warunkach wysokiego natężenia światła mogą być ustawione równolegle do padania światła.
  • Epinastia i hiponastia: są to ruchy dolistne, w których niektóre gatunki występują w warunkach ekstremalnej wilgotności w korzeniach lub wysokich stężeń soli w glebie. Epinastia ma związek z przesadnym wzrostem regionu adaksjalnego, podczas gdy hiponastia odnosi się do wzrostu odstającego obszaru blaszki liściowej.
  • Hydronastia: ruch pewnych organów roślinnych, który zależy od bodźców wodnych.
  • Chemioterapia: odpowiedź ruchowa związana z gradientami stężenia niektórych substancji chemicznych. Niektórzy autorzy odnoszą się bardziej do wewnętrznych ruchów i ścieżek sygnałowych.
  • Gravinastia / Geonastia: odwracalny czasowy ruch niektórych roślin w odpowiedzi na bodźce grawitacyjne.

Charakterystyka i przykłady

Wiele nieprzyjemnych ruchów zależy od istnienia konkretnego organu: pulvínulo. Pulvínulos to wyspecjalizowane narządy ruchowe umiejscowione u podstawy ogonków prostych liści, ogonków liściowych i folioli w liściach złożonych.

Anatomicznie rzecz biorąc, składają się z centralnego cylindra otoczonego warstwami kollenchymy i korowej strefy motorycznej, która ma komórki miąższowe podatne na zmiany wielkości i kształtu.

Komórki kory mózgowej, które zmieniają rozmiar i kształt są znane jako komórki ruchowe, między którymi rozróżnia się komórki motoryczne prostownika i zginacza. Zwykle ich ruch zależy od zmian turgoru spowodowanych wejściem i / lub wyjściem wody protoplastu.

Poniżej znajduje się krótki opis nastias, których przypadki można uznać za klasyczne przykłady.

Nictinastias lub „ruchy snu” roślin

Początkowo odkryto je w pruderyjnych mimozach i są bardzo popularne w roślinach strączkowych. Ma to związek z rytmicznym ruchem liści, które zamykają się w nocy i rozszerzają się całkowicie w ciągu dnia. Najbardziej badane były te z Albizzia julibrissim, A. lophantha, Samanea saman, Robinia pseudoacacia i Phaseolus coccineus.

Zjawisko to jest dobrze znane roślinom i uważa się, że ma powody adaptacyjne: ekspansja blaszek liściowych w ciągu dnia pozwala na uchwycenie maksymalnej energii światła podczas ekspozycji na słońce, podczas gdy zamykanie w nocy ma na celu uniknięcie utraty kalorii ważne.

Gdy liście są rozszerzone, pulwinidy są poziome (dobowe), a kiedy są zamknięte, mają kształt „U” (nocturnal) lub jest to związane ze wzrostem turgoru w komórkach prostowników podczas otwierania i ze wzrostem Turgor w komórkach zginaczy podczas zamykania.

Takie zmiany turgoru wynikają z ruchu wody, który zależy od wewnątrzkomórkowego ruchu jonów, takich jak K + i Cl-, jabłczan i inne aniony.

K + wchodzi do komórek motorycznych przez wzrost ładunku ujemnego po wewnętrznej stronie błony cytoplazmatycznej, co osiąga się dzięki działaniu ATPaz odpowiedzialnych za wydalanie protonów z cytoplazmy.

Utrata turgoru wynika z inaktywacji pompy protonowej, która depolaryzuje membranę i aktywuje kanały potasowe, promując uwalnianie tego jonu w kierunku apoplastu..

Ruchy te zależą od działania fotoreceptorów złożonych z fitochromów, biorąc pod uwagę, że eksperymenty wykazały, że przedłużone promieniowanie stymuluje otwieranie liści.

Ruch nikinastyczny ma pewną „rytmikę”, ponieważ rośliny poddane ciągłej ciemności przedstawiają te ruchy co 24 godziny, tak że rodzaj „zegara biologicznego” musi uczestniczyć w regulacji zmian turgoru w komórkach motorycznych pulwul..

Tygmonastie lub ruchy dotykowe

Jedną z najpopularniejszych odpowiedzi w literaturze na temat tigmonásticas jest ta, która prezentuje / wyświetla mięsożerną roślinę Dionaea muscipula lub „Atrapamoscas de Venus”, gdzie owady są łapane w zawiasowych liściach bilobowych.

Kiedy owad wspina się na brzuszną powierzchnię liścia i napotyka trzy delikatne włosy, które wyzwalają reakcję motoryczną, generowane są międzykomórkowe sygnały elektryczne i inicjują różnicowe wydłużenie komórek każdego płatka liścia, co powoduje zamknięcie liścia. „Pułapka” w mniej niż sekundę.

Mięso mięsożerne daje D. muscipula wystarczającą ilość azotu do przeżycia, więc rośliny te mogą bez problemu osiedlić się na ubogich glebach tego minerału. Ważne jest, aby pamiętać, że ruch ten jest bardzo specyficzny, co oznacza, że ​​bodźce takie jak krople deszczu lub silne wiatry nie powodują zamknięcia płatów.

Inna roślina mięsożerna, Drosera rotundifolia, ma setki śluzowatych macek na powierzchni zmodyfikowanych liści, co przyciąga uwagę setek potencjalnych ofiar, które są uwięzione w śluzu „macek”.

Czułki sensoryczne wykrywają obecność zdobyczy i sąsiednich macek pochylonych w stronę pobudzonej, tworząc pułapkę w kształcie kielicha, która zatrzymuje owada w jego wnętrzu.

Uważa się, że występuje zróżnicowany wzrost, który jest kontrolowany przez zmiany poziomów auksyny, ponieważ dodanie egzogennych auksyn wyzwala zamknięcie liści i przez dodanie blokerów transportu tego samego hormonu, ruch jest hamowany.

Mimosa pudica jest również bohaterem najlepiej opisanych ruchów tigmonásticos. Dotyk jednej z ulotek sprzyja natychmiastowemu zamknięciu jej złożonych liści.

Uważa się, że ta reakcja na bodźce dotykowe może odstraszyć ewentualne drapieżniki lub mechanizm obronny, który pozwala na ekspozycję ich kolców obronnych.

Składanie liści zależy od zmian turgoru. Pulvinidy w tym przypadku tracą turgor, w szczególności komórki zginacza są rozciągane w odpowiedzi na utratę objętości komórek prostowników.

Zmiana objętości następuje w wyniku wyładowania sacharozy w łyku, co wymaga osmotycznego transportu wody i pasywnego transportu jonów potasu i chloru..

W tym ruchu generowany jest również gradient elektrochemiczny dzięki udziałowi pomp protonowych w membranie (ATPasas). Czynniki wzrostu, cytoszkielet i filamenty aktyny są zaangażowane między innymi.

Termonastias

Został szczegółowo opisany w kwiatach Crocus i tulipanach. Występuje przez różnicowy wzrost po przeciwnych stronach płatków, które reagują na bodziec termiczny, a nie na zmiany turgoru. Różnica w odpowiedzi jest podawana, ponieważ dwie strony narządu mają optymalny wzrost w bardzo różnych temperaturach.

Podczas tego ruchu nie występują istotne zmiany w wartościach osmotycznych, pH lub przepuszczalności protoplastów. Zaobserwowano również znaczący wzrost wewnątrzkomórkowego CO2, który wydaje się być czynnikiem uwrażliwiającym tkanki na zmiany temperatury.

Ten ruch jest niezależny od natężenia światła i ściśle zależy od wzrostu temperatury. Konwencja między różnymi autorami polega na tym, że zmienność termiczna musi mieścić się w zakresie od 0,2 ° C do 0,5 ° C, aby obserwować ruch kwiatów. Spadek temperatury tej samej wielkości powoduje jej zamknięcie.

Referencje

  1.       Azcón-Bieto, J. i Talón, M. (2008). Podstawy fizjologii roślin (wyd. 2). Madryt: McGraw-Hill Interamericana de España.
  2.       Braam, J. (2005). W kontakcie: reakcje roślin na bodźce mechaniczne. New Phytologist, 165, 373-389.
  3.       Brauner, L. (1954). Tropizmy i ruchy Nastic. Annu. Rev. Plant. Physiol., 5, 163-182.
  4.       Brown, A.H., Chapman, D.K. i Liu, S.W. W. (1974). Porównanie Epinastii Liści Indukowanej Nieważkością lub Obrotem Klinostatu. Bioscience, 24 (9), 518-520.
  5.       Dubetz, S. (1969). Niezwykła fotonastyczność wywołana suszą w Phaseolus vulgaris. Canadian Journal of Botany, 47, 1640-1641.
  6.       Dumais, J. i Forterre, Y. (2012). „Dynamika warzyw”: rola wody w ruchach roślin. Annu. Rev. Fluid Mech., 44, 453-478.
  7.       Enright, J. T. (1982). Ruchy snu liści: w obronie interpretacji Darwina. Oecologia, 54 (2), 253-259.
  8.       Esmon, C. A., Pedmale, U. V i Liscum, E. (2005). Tropizmy roślinne: dostarczanie siły ruchu osiadłemu organizmowi. Int. J. Dev. Biol., 49, 665-674.
  9.       Firn, R. D. i Myers, A. B. (1989). Ruchy roślin spowodowane zróżnicowanym wzrostem - jedność różnorodności mechanizmów? Botanika i eksperymentalna botanika, 29, 47-55.
  10.   Guo, Q., Dai, E., Han, X., Xie, S., Chao, E. i Chen, Z. (2015). Szybki, złośliwy ruch roślin i struktur bioinspirowanych. J. R. Soc. Interface, 12.
  11.   Hayes, A. B. i Lippincott, J. A. (1976). Wzrost i odpowiedź grawitacyjna w rozwoju ostrza liścia Hyponasty. American Journal of Botany, 63 (4), 383-387.
  12.   Koukkari, W. L. i Hillman, W. S. (1968). Pulvini jako fotoreceptory w efekcie Phytochrome na Nyctinasty w Albibria julibrissin. Plant Physiology, 43 (5), 698-704.
  13.   Sandalio, L.M., Rodríguez-Serrano, M. i Romero-Puertas, M.C. (2016). Epinastia liści i auksyna: przegląd biochemiczny i molekularny. Plant Science. Elsevier Ireland Ltd.
  14.   Schildknecht, H. (1983). Turgorins, Hormony endogennych dziennych rytmów wyższych organizmów - wykrywanie, izolacja, struktura, synteza i aktywność. Angewandte Chemie International Edition w języku angielskim, 22 (9), 695-710.
  15.   Ueda, M., Takada, N. i Yamamura, S. (2001). Molekularne podejście do ruchu nyctinastycznego rośliny kontrolowanej przez zegar biologiczny. International Journal of Molecular Sciences, 2 (4), 156-164.
  16.   Wood, W. M. L. (1953). Thermonasty w Tulipan i Kwiaty krokusów. Journal of Experimental Botany, 4 (10), 65-77.