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36.4: Reaktionen auf Schwerkraft und Berührung
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Responses to Gravity and Touch
 
PROTOKOLLE

36.4: Responses to Gravity and Touch

36.4: Reaktionen auf Schwerkraft und Berührung

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.

Gravitropismus: Pflanzenreaktionen auf die Schwerkraft

Höhere Pflanzen spüren die Schwerkraft mit Statozyten, Zellen in der Nähe des Gefäßgewebes in Trieben und in der Wurzelkappe Columella in Wurzeln gefunden. Statozyten enthalten stärkegefüllte Organellen, die Statolithen genannt werden. Die Statolithen setzen sich am Boden des Statozyten in Richtung Schwerkraft ab.

Die Statolithsedimentation löst eine Signalkaskade aus, was zu einer asymmetrischen Verteilung des Pflanzenhormons Auxin über Wurzel- und Triebspitzen führt. Dieser Prozess erzeugt einen seitlichen Auxin-Gradienten, bei dem die Auxin-Spiegel an den unteren Seiten von Wurzeln und Trieben höher sind.

Bei Den Wurzeln hemmt die höhere Auxinkonzentration auf der Unterseite die Zellexpansion. Die Zellen dehnen sich daher auf der Oberseite schneller aus, wodurch sich die Wurzel nach unten biegt. Im Gegensatz dazu fördert die höhere Auxinkonzentration auf der unteren Seite der Triebe die Zellexpansion. Zellen dehnen sich auf der Unterseite schneller aus, wodurch sich die Triebe nach oben biegen.

Thigmotropismus: Pflanzenreaktionen auf Berührung

Kletterpflanzen haben Ranken - modifizierte Triebe, die sich um Objekte wickeln. Die Spitzen solcher Ranken haben berührungsempfindliche sensorische epidermale Zellen, die differentiales Wachstum auslösen. Hier wachsen Zellen auf der Seite der Ranke, die das Objekt berührt, langsamer als die auf der Seite gegenüber dem Kontaktpunkt, so dass die Ranken sich in Richtung von Objekten kurven können, die sie berühren.

Wechselwirkungen zwischen Thigmotropismus und Gravitropismus

Wenn eine vertikal ausgerichtete Wurzel beim Abwärtswachstum auf ein Hindernis stößt, wächst sie vom Berührungspunkt weg. Bei vertikal orientierten Wurzeln setzt der Thigmotropismus also den Gravitropismus außer Kraft. Horizontal orientierte Wurzeln wachsen jedoch auch bei Hindernissen nach unten. Der Weg, den Wurzeln während ihres Wachstums einschlagen, wird daher wahrscheinlich durch Wechselwirkungen zwischen diesen Reaktionen reguliert.


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