Back to chapter

36.4:

Reacties op zwaartekracht en aanraking

JoVE Core
Biology
A subscription to JoVE is required to view this content.  Sign in or start your free trial.
JoVE Core Biology
Responses to Gravity and Touch

Languages

Share

Planten hebben gewoonlijk scheuten die uit de grond omhoog komen en wortels die omlaag groeien de bodem in. Hoe voelen planten wat omhoog en wat omlaag is? Planten groeien en bewegen in reactie op de zwaartekracht, een fenomeen genaamd gravitropie. Groei in de richting van de zwaartekracht, zoals de neerwaartse groei van wortels, heet positieve gravitropie. Groei in de richting tegen de zwaartekracht in, zoals de opwaartse groei van scheuten, heet negatieve gravitropie. In wortels bevat het wortelmutsje gespecialiseerde zwaartekrachtgevoelige cellen genaamd statocyten. In de statocyten zakken dichte, zetmeelrijke organellen genaamd amyloplasten—of statolieten— neer door de zwaartekracht. In verticale wortels leggen statolieten zich nabij de bodem van elke cel. Als wortels in een horizontale positie gedraaid zijn glijden statolieten omlaag en verzamelen ze zich bij wat voorheen de verticale wand was en nu de celbodem. Door de zakkende amyloplasten voelt de plant de zwaartekracht, met als gevolg een asymmetrisch patroon van verlenging aan de worteltip; groei wordt bevorderd aan de bovenkant van de wortel en onderdrukt aan de onderkant. De snelle celverlenging aan de bovenkant zorgt dat de wortel buigt en omlaag groeit. Planten groeien ook in reactie op aanraking Zo navigeren de wortels van veel planten rond obstakels, terwijl klimplanten scheuten hebben die zich om structuren heen wikkelen. Thigmotropie is de directionele groei die planten vertonen in reactie op aanraking. Wortels groeien gewoonlijk weg van objecten die ze raken, waardoor ze de weg van de minste weerstand volgen door de bodem; dit heet negatieve thigmotropie. Maar de draadachtige ranken van klimplanten groeien naar objecten toe en wikkelen zich er soms snel omheen; dit is positieve thigmotropie. De ranken zijn erg aanrakingsgevoelig. Contact met een stimulus induceert de samentrekking van cellen aan de kant van contact en de verlenging van cellen aan de andere kant. Deze differentiële groei zorgt er uiteindelijk voor dat ranken om het object heen groeien en zo de plant verankeren.

36.4:

Reacties op zwaartekracht en aanraking

Gravitropie: 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 en in de wortelkapcolumella in wortels worden aangetroffen. Statocyten bevatten organellen die met zetmeel gevuld zijn en statolieten worden genoemd. De statolieten bezinken, of sedimenteren, op de bodem van de statocyt in de richting van de zwaartekracht.

Statoliet-sedimentatie veroorzaakt een signaalcascade, waardoor er een asymmetrische verdeling van het plantenhormoon auxine over wortel- en scheutuiteinden ontstaat. 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. De hogere auxineconcentratie aan de onderkant van scheuten veroorzaakt daarentegen de celexpansie. Cellen zetten aan de onderkant sneller uit, waardoor de scheuten naar boven afbuigen.

Thigmotropie: 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. De cellen aan de kant van de rank die het object aanraken groeien langzamer dan de cellen aan de andere kant, waardoor de ranken naar objecten kunnen buigen die ze aanraken.

Interacties tussen Thigmotropie en Gravitropie

Wanneer een verticaal georiënteerde wortel een obstakel tegenkomt tijdens neerwaartse groei, groeit deze weg van het contactpunt. Dus voor verticaal georiënteerde wortels, heeft thigmotropie voorrang op gravitropie. 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.

Suggested Reading

Braam, Janet. "In Touch: Plant Responses to Mechanical Stimuli." New Phytologist. 165 (2)2005: 373–89. [Source]

Jaffe, Mordecai J, A Carl Leopold, and Richard C Staples. "Thigmo Responses in Plants and Fungi." American Journal of Botany. 89 (3)2002: 375–82. [Source]

Su, Shih-Heng, Nicole M Gibbs, Amy L Jancewicz, and Patrick H Masson. "Molecular Mechanisms of Root Gravitropism." Current Biology. 27 (17)2017: PR964–R972. [Source]