Фототропизм: как растения двигаются?

Конечно же, в привычном нам смысле растения перемещаться не могут (если не брать в расчёт ходячую пальму, чьи гипотетические  передвижения пока никем не задокументированы). За редким исключением, представители царства флоры не умеют даже шевелиться по своему "желанию". Однако они могут довольно быстро изменять направление роста  побегов, чаще всего - к свету. Особым образом искривляя уже существующие побеги, растения стараются расположить листья так, чтобы те получали как можно больше солнечной энергии и не затеняли друг друга. Это явление называется фототропизмом.

Может быть, вы видели, как плетущиеся растения полностью скрывают под собой стены домов или заборы? Очень легко понаблюдать за проявлением фототропизма самостоятельно. Прорастите на подоконнике фасолину или горошину. Когда у росток немного окрепнет, отверните его от окна. Уже утром следующего дня вы увидите, что растение наклонилось в прежнюю сторону — к свету.

колеоптиль
колеоптиль - первый после семядоли зародышевый лист злаков

Как  действует фототропизм?фототропизм

Сегодня мы знаем, что белки, называемые фототропинами, являются основными фоторецепторами, ответственными за обнаружение света во время фототропизма. Как и другие растительные фоторецепторы, состоят они из белка, связанного с поглощающей свет органической молекулой, называемой хромофором. Фототропины поглощают свет в синем диапазоне спектра. Активизируясь, они могут изменять активность других белков в клетке.
Разный уровень освещённости приводит к различным уровням активации фототропина, и он он «спускает» по стеблю сигнальное вещество — ауксин.
Больше ауксина вырабатывается на затенённой стороне, меньше — на освещённой.

Каскад взаимодействий между различными белками в клетках в конечном счете изменяет структуру клеток растения. Клетки на затемнённой стороне побега удлиняются, в то время как хорошо освещённые остаются более компактными. По мере того, как теневая сторона растения растёт, побег в целом наклоняется от этой стороны и к свету.

Недавние исследования показали, что перестройка может происходить на удивление быстро. Уже в течение нескольких минут после воздействия света клетки растений могут начать изменять свою структуру.

Эксперименты с фототропизмом

В 1880 году Чарльз Дарвин и его сын Фрэнсис опубликовали статью, в которой они описали способность саженцев травы наклоняться к свету. В частности, они изучили эту реакцию у очень молодых растений, которые только что проросли. Их листья и побеги все еще были покрыты оболочкой, называемой колеоптиль (греч. koleós — ножны и греч. ptíon — перо).Отец и сын пробовали закрывать от света либо кончик, либо нижнюю часть колеоптиля. Благодаря этим экспериментам они обнаружили, что свет воспринимался именно на верхушке растения. Однако реакция изгиб (удлинение клеток с теневой стороны) - имел место значительно ниже кончика. Учёные пришли к выводу, что какой-то сигнал направлялся вниз от кончика растения к стеблю.

фототропизм
Опыт с пластинкой показывает, что химический сигнал передаётся только по затенённой части стебля
фототропизм
Опыт с колпачком показывает, что химический сигнал передаётся именно от верхушки стебля

В 1913 году датский физиолог Питер Бойсен-Йенсен продолжил эту работу, показав, что химический сигнал, подаваемый на наконечнике, действительно отвечал за изгибание растений:

• Он отрезал кончик колеоптиля, покрыл срез желатином и вернул кончик на место. Растение продолжало сгибаться, когда подвергалось воздействию света.
• В другом эксперименте датчанин использовал вместо желатина непроницаемую пластинку слюды, и растение не реагировало на источник света. Стало понятно, что некий химический сигнал передаётся вниз по стеблю.

Бойсен-Йенсен также смог показать, что мобильный сигнал путешествовал именно по затенённой стороне его рассады. Когда пластинка вставлялась в стебель только с освещённой стороны, растение сгибалось к свету. Если она оказывалась с теневой стороны, реакции не возникало. Результаты этого эксперимента показали, что сигнал был стимулятором, а не репрессором роста. Ведь клетки удлинялись именно с затенённой стороны стебля, поворачивая всё растение по направлению к свету.

Положительный и отрицательный фототропизм

Побеги, или надземные части растений, как правило, показывают положительный фототропизм —они наклоняются к свету. Это помогает получить больше света для фотосинтеза. Корни, как правило, стараются наоборот расти от света.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован.