Czym jest hydrotropizm? Mechanizm i znaczenie

The hydrotropizm jest odpowiedzią wzrostu roślin na stężenia wody. Odpowiedź może być pozytywna lub negatywna.

Na przykład korzenie są dodatnio hydrotropowe, ponieważ wzrost korzeni roślin następuje w kierunku wyższego poziomu wilgotności względnej. Roślina jest w stanie wykryć to w nasadce korzenia, a następnie wysłać sygnały do ​​wydłużonej części korzenia.

Pozytywny hydrotropizm to taki, w którym organizm ma tendencję do wzrostu w kierunku wilgoci, podczas gdy negatywny hydrotropizm występuje, gdy organizm odrywa się od niego.

Hydrotropizm jest formą tropizmu (jest to reakcja orientująca organizm na bodziec) charakteryzująca się wzrostem lub odpowiedzią ruchu komórki lub organizmu na wilgoć lub wodę.

Mechanizm hydrotropizmu

Klasa hormonów roślinnych zwanych auksynami koordynuje ten proces wzrostu korzeni.

Auksyny odgrywają kluczową rolę w wyginaniu korzeni roślin w wodę, ponieważ powodują one, że jedna strona korzenia rośnie szybciej niż druga, a zatem wygięcie korzenia.

Proces hydrotropizmu jest inicjowany przez kaptur korzenia, który przechwytuje wodę i wysyła sygnał do wydłużonej części korzenia.

Hydrotropizm jest trudny do zaobserwowania w podziemnych korzeniach, ponieważ korzenie nie są łatwe do zaobserwowania.

Woda łatwo przemieszcza się w glebie, a zawartość wody w glebie stale się zmienia, więc gradient gradientu wilgotności gleby nie jest stabilny.

Dlaczego hydrotropizm jest tak ważny dla roślin?

Ta zdolność do wyginania i wzrostu korzenia w kierunku gradientu wilgotności, który zapewnia hydrotropizm, jest niezbędna, ponieważ rośliny potrzebują wody do wzrostu. Woda wraz z rozpuszczalnymi składnikami mineralnymi jest wchłaniana przez włośniki.

Następnie, w roślinach naczyniowych, woda i minerały są transportowane do wszystkich części zakładu poprzez system transportu zwany ksylem.

Drugi system transportu roślin naczyniowych nazywa się łykiem. Łyk niesie również wodę, nie z rozpuszczalnymi minerałami, ale głównie z rozpuszczalnymi organicznymi składnikami odżywczymi.

Ma to znaczenie biologiczne, ponieważ hydrotropizm pomaga zwiększyć wydajność rośliny w jej ekosystemie.

Nieporozumienia dotyczące hydrotropizmu

1- Hydrotropizm i wzrost korzeni w wilgotnych obszarach

Większy wzrost korzeni w wilgotnych obszarach gleby niż w suchych obszarach gleby zwykle nie jest wynikiem hydrotropizmu.

Hydrotropizm wymaga, aby korzeń zginał się od suszarki do wilgotnego obszaru gleby. Korzenie wymagają wzrostu wody, więc korzenie, które znajdują się w wilgotnej glebie, będą rosły i rozgałęziały się znacznie bardziej niż korzenie w suchej glebie.

2- Absorpcja wody

Korzenie nie mogą wyczuć wody wewnątrz rur w stanie nienaruszonym przez hydrotropizm i muszą zerwać rury, aby uzyskać wodę.

3- Odległość niezbędna do absorpcji wody

Korzenie nie mogą odczuwać wody w odległości kilku stóp przez hydrotropizm i rosną w jej kierunku.

W najlepszym razie hydrotropizm działa prawdopodobnie w odległości kilku milimetrów.

Badania hydrotropizmu

Badania nad hydrotropizmem były przede wszystkim zjawiskiem laboratoryjnym dla korzeni uprawianych w wilgotnym powietrzu zamiast w glebie.

Jego ekologiczne znaczenie w korzeniach uprawianych w glebie nie jest jasne, ponieważ tak niewiele badań hydrotropizmu zbadało korzenie uprawiane w glebie.

Niedawna identyfikacja zmutowanej rośliny pozbawionej odpowiedzi hydrotropowej pomogła wyjaśnić jej rolę w przyrodzie.

Hydrotropizm może być ważny dla roślin rosnących w przestrzeni, gdzie może pozwolić na zorientowanie korzeni w środowisku mikrograwitacji.

W rzeczywistości ta odpowiedź na wzrost roślin nie jest łatwa do zbadania. Eksperymenty, jak wspomniano, są wykonywane w laboratoriach, a nie w środowisku naturalnym.

Jednak za każdym razem, gdy dowiesz się więcej o złożonym charakterze tego procesu wzrostu roślin.

Najbardziej popularne rośliny do badania tego efektu to: roślina grochu (Pisum sativum), roślina kukurydzy (Zea mays) i thale sour (Arabidopsis thaliana). 

Innym podejściem do badania hydrotropizmu jest użycie instrumentów do zmiany kierunku wektora grawitacyjnego otrzymywanego przez rośliny.

Chociaż nie można wyeliminować wpływu grawitacji na Ziemię, istnieją maszyny, które obracają rośliny wokół osi lub, w niektórych przypadkach, w trzech wymiarach, próbując zneutralizować skutki grawitacji, nazywane maszynami pozycjonującymi. losowo.

W rzeczywistości hydrotropizm w korzeniach był bardziej widoczny, gdy w jednej z tych maszyn uprawiano rośliny grochu i ogórka.

Jeszcze bardziej interesującym podejściem do badania jest wykorzystanie warunków mikrograwitacji występujących podczas lotu kosmicznego.

Chodzi o to, że przy braku znaczących sił grawitacyjnych dominujące grawitropowe reakcje korzeni są skutecznie negowane, tak że inne tropizmy korzeniowe (takie jak hydrotropizm) stają się bardziej widoczne, niż grawitropizm. Jest to ruch obrotowy lub narastający rośliny lub grzyba w odpowiedzi na grawitację.

Inną przeszkodą w badaniu hydrotropizmu jest trudność w ustanowieniu systemu, w którym występuje powtarzalny gradient wilgotności.

Klasyczne metody stosowane przez niemieckich botaników, również używane przez Darwina, obejmowały umieszczanie nasion w wiszącym cylindrze z mokrych trocin, co powodowało, że korzenie rosły najpierw w dół, ale potem wracały do ​​mokrego podłoża.

Warto zauważyć, że jednym z mniej znanych tropizmów jest hydrotropizm, wzrost skierowany w odpowiedzi na gradienty wody lub wilgoci.

Chociaż hydrotropizm był badany w korzeniach roślin przez dziewiętnastowiecznych niemieckich botaników i darwinistów, istnienie tego tropizmu było kwestionowane do ostatnich lat.

Te procesy muszą być po prostu bardziej zbadane. Każde badanie naukowe zwiększy zrozumienie tych złożonych mechanizmów.

Referencje

1. Hershey, D. (1992). „Czy hydrotropizm jest mokry?” Działalność naukowa. 29 (2): 20-24.
2. Kiss, J. (2007). „Gdzie jest woda? Hydrotropizm w roślinach ”. Pobrane z ncbi.nlm.nih.gov.
3. Redaktor zespołu przewodnika roślin i kwiatów. (2012). „Hydrotropizm”. Źródło: plant-and-flower-guide.com.
4. Miyazawa, Y., Yamazaki, T., Moriwaki, T. i Takahashi, J. (2011). „Hydrotropizm”. Postępy w badaniach botanicznych. Odzyskany z sciencedirect.com.
5. Team Editor of Biology Online. (2016). „Hydrotropizm”. Źródło: biology-online.org.
6. Takahashi, N., Yamazaki, Y., Kobayashi, A., Higashitani, A., i Takahashi, H. (2003). „Interakcje hydrotropizmu z grawitropizmem przez degradację amyloplastów w korzeniach siewek Arabidopsis i rzodkiewki”. Roślina Physiol. 132 (2): 805-810.
7. Zespół redaktora słownika. (2002). „Hydrotropizm”. Pobrane z dictionary.com.