Apakah Geotropism atau Gravitropism?



The geotropisme ia adalah pengaruh graviti pada pergerakan tumbuhan. Geotropisme berasal daripada perkataan "geo" yang bermaksud bumi dan "tropisme" yang bermaksud pergerakan yang dipicu oleh rangsangan (Öpik & Rolfe, 2005).

Dalam kes ini, rangsangan adalah graviti dan apa yang bergerak adalah tumbuhan. Oleh kerana rangsangan adalah graviti, proses ini juga dikenali sebagai gravitropism (Chen, Rosen, & Masson, 1999, Hangarter, 1997).

Selama bertahun-tahun fenomena ini telah menimbulkan rasa ingin tahu saintis, yang telah menyiasat bagaimana pergerakan ini berlaku di dalam tumbuhan.

Banyak kajian telah menunjukkan bahawa kawasan tanaman yang berbeza tumbuh dengan arah yang bertentangan (Chen et al., 1999; Morita, 2010; Toyota & Gilroy, 2013)..

Ia telah diperhatikan bahawa graviti memainkan peranan penting dalam membimbing bahagian tumbuhan: bahagian atas, yang dibentuk oleh batang dan daun, tumbuh menaik (Gravitropism negatif), manakala kawasan yang lebih rendah ditubuhkan mengikut akar, tumbuh ke bawah ke arah graviti (gravitropisme positif) (Hangarter, 1997).

Gerakan pergerakan graviti ini memastikan bahawa tumbuhan melaksanakan fungsi mereka dengan betul.

Bahagian atas berorientasikan ke arah cahaya matahari untuk menjalankan fotosintesis, dan bahagian bawah berorientasikan ke arah bawah bumi, supaya akar dapat mencapai air dan nutrien yang diperlukan untuk perkembangannya (Chen et al., 1999 ).

Bagaimana geotropisme berlaku??

Tumbuhan sangat sensitif terhadap alam sekitar, mereka boleh mempengaruhi pertumbuhan mereka bergantung kepada isyarat yang mereka perhatikan, sebagai contoh: cahaya, graviti, sentuhan, nutrien dan air (Wolverton, Paya, & Toska, 2011).

Geotropisme adalah satu fenomena yang berlaku dalam tiga fasa:

  1. Pengesanan: persepsi graviti dilakukan oleh sel khusus yang dipanggil statocysts.

  2. Transduksi dan penghantaran: rangsangan fizikal graviti ditukar kepada isyarat biokimia yang dihantar ke sel-sel lain di kilang.

  3. Jawapan: sel penerima berkembang dengan cara yang kelengkungan dijana yang mengubah orientasi organ. Oleh itu, akar tumbuh ke bawah dan batang ke atas, tanpa mengira orientasi tanaman (Masson et al., 2002, Toyota & Gilroy, 2013).

Rajah 1. Contoh geotropisme dalam tumbuhan. Perhatikan perbezaan dalam orientasi akar dan batang. Disunting oleh: Katherine Briceño.

Geotropisme dalam akarnya

Fenomena kecondongan akar ke arah graviti telah dikaji untuk pertama kalinya bertahun-tahun yang lalu. Dalam buku yang terkenal "Kuasa pergerakan di tumbuh-tumbuhan", Charles Darwin melaporkan bahawa akar tumbuhan cenderung berkembang ke arah graviti (Ge & Chen, 2016).

Graviti dikesan pada hujung akar dan maklumat ini dihantar ke zon pemanjangan, untuk mengekalkan arah pertumbuhan.

Jika perubahan orientasi berkenaan dengan medan graviti, sel-sel bertindak balas dengan menukar saiz mereka, sehingga hujung akar untuk terus berkembang ke arah yang sama graviti menyampaikan geotropism positif (Sato, Hijazi, Bennett, Vissenberg, & Swarup , 2017; Wolverton et al., 2011).

Darwin dan Ciesielski menunjukkan bahawa terdapat struktur di hujung akar yang diperlukan untuk geotropisme berlaku, struktur ini disebut "topi".

Mereka menyifatkan bahawa topi itu bertanggungjawab untuk mengesan perubahan dalam orientasi akar, sehubungan dengan gaya graviti (Chen et al., 1999).

Kajian kemudian menunjukkan bahawa di dalam topi ada sel-sel khusus yang mendapan ke arah graviti, sel-sel ini dipanggil statocysts.

Statocysts mengandungi struktur yang sama dengan batu, mereka dipanggil amyloplast kerana mereka penuh dengan kanji. Amyloplast yang padat dibungkus tepat di hujung akar (Chen et al., 1999, Sato et al., 2017, Wolverton et al., 2011).

Daripada kajian terkini biologi selular dan molekul, pemahaman tentang mekanisme yang mengawal geotropi akar telah diperbaiki.

Telah ditunjukkan bahawa proses ini memerlukan pengangkutan hormon pertumbuhan yang dipanggil auxin, kata pengangkutan yang dikenali sebagai pengangkutan auksin polar (Chen et al., 1999, Sato et al., 2017).

Ini digambarkan pada tahun 1920-an dalam model Cholodny-Went, yang mencadangkan bahawa lengkung pertumbuhan adalah disebabkan oleh pembahagian auxin yang tidak sama rata (Öpik & Rolfe, 2005).

Geotropisme di batang

Mekanisme yang sama berlaku di batang tumbuhan, dengan perbezaan sel-sel mereka bertindak balas dengan berbeza kepada auxin.

Dalam pucuk batang, peningkatan kepekatan tempatan auksin menggalakkan perkembangan sel; sebaliknya berlaku pada sel-sel akar (Morita, 2010; Taiz & Zeiger, 2002).

Kepekaan pembezaan untuk auksin membantu menjelaskan pengamatan asal Darwin yang batang dan akar bertindak balas dengan cara yang berlawanan dengan graviti. Kedua-dua akar dan batang, auxin berkumpul ke arah graviti, di bahagian bawah.

Perbezaannya ialah sel-sel stem bertindak balas dengan cara yang bertentangan dengan sel-sel akar (Chen et al., 1999, Masson et al., 2002).

Dalam akarnya, pengembangan sel terhalang di bahagian bawah dan kelengkungan ke arah graviti dihasilkan (gravitropisme positif).

Dalam batang, auksin juga berkumpul di bahagian bawah, bagaimanapun, peningkatan pengembangan sel dan menyebabkan kelengkungan bertentangan batang untuk graviti (Gravitropism negatif) (Hangarter 1997 rasa; Morita, 2010; Taiz & Zeiger, 2002).

Rujukan

  1. Chen, R., Rosen, E., & Masson, P. H. (1999). Gravitropism dalam Tumbuhan Tinggi. Fisiologi tumbuhan, 120, 343-350.
  2. Ge, L., & Chen, R. (2016). Gravitropisme negatif dalam akar tumbuhan. Tumbuhan Alam, 155, 17-20.
  3. Penjaga, R. P. (1997). Graviti, cahaya dan bentuk tumbuhan. Loji, Sel dan Alam Sekitar, 20, 796-800.
  4. Masson, P. H., Tasaka, M., Morita, M.T., Guan, C., Chen, R., Masson, P.H., ... Chen, R. (2002). Arabidopsis thaliana: Model untuk Kajian Gravitropisme Akar dan Tembak (ms 1-24).
  5. Morita, M. T. (2010). Pengesan Graviti Arah dalam Gravitropism. Kajian Tahunan Biologi Tumbuhan, 61, 705-720.
  6. Öpik, H., & Rolfe, S. (2005). The Physiology of Flowering Plants. (C. U. Press, Ed.) (Edisi ke-4).
  7. Sato, E.M., Hijazi, H., Bennett, M.J., Vissenberg, K., & Swarup, R. (2017). Wawasan baru ke isyarat gravitropik akar. Jurnal Botani Eksperimen, 66 (8), 2155-2165.
  8. Taiz, L., & Zeiger, E. (2002). Fisiologi tumbuhan (edisi ke-3). Sinauer Associates.
  9. Toyota, M., & Gilroy, S. (2013). Gravitropism dan isyarat mekanikal dalam tumbuhan. Jurnal Botani Amerika, 100 (1), 111-125.
  10. Wolverton, C., Paya, A.M., & Toska, J. (2011). Sudut cap akar dan kadar tindak balas gravitropik tidak digerakkan dalam mutan Arabidopsis pgm-1. Fisiologi Plantarum, 141, 373-382.