36.4: Responses to Gravity and Touch
36.4: Reacties op zwaartekracht en aanraking
Gravitropism: Plant Responses to Gravity
Higher plants sense gravity using statocytes, cells found near the vascular tissue in shoots, and in the root cap columella in roots. Statocytes contain starch-filled organelles called statoliths. The statoliths settle, or sediment, at the bottom of the statocyte in the direction of gravity.
Statolith sedimentation triggers a signaling cascade, resulting in the asymmetrical distribution of the plant hormone auxin across root and shoot tips. This process generates a lateral auxin gradient, in which auxin levels are higher on the lower sides of roots and shoots.
In roots, the higher auxin concentration on the lower side inhibits cell expansion. Cells will, therefore, expand more rapidly on the upper side, causing the root to bend downward. In contrast, the higher auxin concentration on the lower side of shoots promotes cell expansion. Cells expand more rapidly on the lower side, causing shoots to bend upward.
Thigmotropism: Plant Responses to Touch
Climbing plants have tendrils - modified shoots that coil around objects. The tips of such tendrils have touch-sensitive sensory epidermal cells that trigger differential growth. Here, cells on the side of the tendril that touches the object grow more slowly than those on the side opposite the point of contact, allowing the tendrils to curve toward objects they touch.
Interactions between Thigmotropism and Gravitropism
When a vertically oriented root encounters an obstacle during downward growth, it grows away from the point-of-contact. Thus, for vertically oriented roots, thigmotropism overrides gravitropism. Horizontally-oriented roots, however, grow downward even in the presence of obstacles. The path that roots take during their growth is, therefore, likely regulated by interactions between these responses.
Gravitropisme: reacties van planten op de zwaartekracht
Hogere planten voelen de zwaartekracht aan met behulp van statocyten, cellen die in de buurt van het vaatweefsel in scheuten worden aangetroffen en in de wortelkapcolumella in wortels. Statocyten bevatten met zetmeel gevulde organellen die statolieten worden genoemd. De statolieten bezinken, of sedimenteren, op de bodem van de statocyt in de richting van de zwaartekracht.
Statolith-sedimentatie veroorzaakt een signaalcascade, resulterend in de asymmetrische verdeling van het plantenhormoon auxine over wortel- en scheutuiteinden. Dit proces genereert een laterale auxine-gradiënt, waarbij de auxinespiegels hoger zijn aan de onderkant van wortels en scheuten.
Bij wortels remt de hogere auxineconcentratie aan de onderkant de celexpansie. Cellen zullen daarom aan de bovenzijde sneller uitzetten, waardoor de wortel naar beneden buigt. Daarentegen bevordert de hogere auxineconcentratie aan de onderkant van scheuten de celexpansie. Cellen zetten aan de onderkant sneller uit, waardoor de scheuten naar boven buigenafdeling.
Thigmotropisme: reacties van planten op aanraking
Klimplanten hebben ranken - gemodificeerde scheuten die rond objecten wikkelen. De toppen van dergelijke ranken hebben aanraakgevoelige sensorische epidermale cellen die differentiële groei veroorzaken. Hier groeien cellen aan de kant van de rank die het object raakt langzamer dan die aan de kant tegenover het contactpunt, waardoor de ranken naar objecten kunnen buigen die ze aanraken.
Interacties tussen Thigmotropisme en Gravitropisme
Wanneer een verticaal georiënteerde wortel een obstakel tegenkomt tijdens neerwaartse groei, groeit deze weg van het contactpunt. Dus voor verticaal georiënteerde wortels, heft thigmotropisme voorrang op gravitropisme. Horizontaal georiënteerde wortels groeien echter naar beneden, zelfs als er obstakels zijn. Het pad dat wortels tijdens hun groei volgen, wordt daarom waarschijnlijk gereguleerd door interacties tussen deze reacties.
