植物の向性を理解する
光屈性は、光刺激に反応して植物の一部が曲がって成長する動きです。キャスリン・メローン/ストーン/ゲッティイメージズ
植物 動物や他の生物と同様に、絶えず変化する環境に適応しなければなりません。その間 動物 環境条件が不利になると、ある場所から別の場所に移動することができますが、植物は同じことができません。植物は固着している (動くことができない) ため、不利な環境条件を処理する別の方法を見つけなければなりません。 植物の向性 植物が環境の変化に適応するメカニズムです。向性とは、刺激に向かう、または刺激から遠ざかる成長です。植物の成長に影響を与える一般的な刺激には、光、重力、水、および接触が含まれます。植物の向性は、次のような他の刺激生成運動とは異なります。 ナスティックな動き 、応答の方向が刺激の方向に依存するという点で。葉の動きなどの奇妙な動き 食虫植物 、刺激によって開始されますが、刺激の方向は反応の要因ではありません。
植物の向性は、 成長差 .このタイプの成長は、茎や根などの植物器官の 1 つの領域の細胞が、反対側の領域の細胞よりも速く成長する場合に発生します。細胞の分化した成長は、器官 (幹、根など) の成長を指示し、植物全体の成長の方向を決定します。植物ホルモンなど オーキシン 、植物器官の差別的な成長を調節するのに役立つと考えられており、刺激に反応して植物が湾曲したり曲がったりします。刺激の方向への成長は、として知られています ポジティブ・トロピズム 、刺激から離れた成長は、 負の向性 .植物における一般的な熱帯応答には以下のものがあります。 光屈性 、重力屈性、チグモトロピズム、ハイドロトロピズム、サーモトロピズム、およびケモトロピズム。
光屈性
植物ホルモンは、光などの刺激に反応して植物体の発達を指示します。 ttsz/iStock/Getty Images Plus
光屈性 光に反応して生物が成長する方向性です。光に向かって成長する、または正の向性は、次のような多くの維管束植物で実証されています。 被子植物 、裸子植物、およびシダ。これらの植物の茎は正の光屈性を示し、光源の方向に成長します。 光受容体 の 植物細胞 光を検出し、オーキシンなどの植物ホルモンは、光から最も遠い茎の側に向けられます。茎の陰になっている側にオーキシンが蓄積すると、この領域の細胞は茎の反対側よりも速い速度で伸長します。その結果、幹は蓄積したオーキシンの側から離れて光の方向に曲がる。植物の茎と 葉 示す 正の光屈性 、根 (主に重力の影響を受ける) は実証する傾向があります。 負の光屈性 .以来 光合成 として知られるオルガネラを導く 葉緑体 、葉に最も集中しているため、これらの構造が日光にアクセスできることが重要です.逆に、根は地下で得られる可能性が高い水とミネラル栄養素を吸収する機能を果たします。光に対する植物の反応は、生命を維持する資源を確保するのに役立ちます。
ヘリオトロピズム 太陽が空を横切って移動するときに、特定の植物構造 (通常は茎や花) が東から西へ太陽の経路をたどる光屈性の一種です。一部のヘテロトロピック植物は、夜に花を東に向けて、太陽が昇ったときに確実に太陽の方向に向くようにすることもできます.太陽の動きを追跡するこの能力は、ヒマワリの若い植物で観察されます。それらが成熟するにつれて、これらの植物はヘリオトロピック能力を失い、東向きの位置にとどまります.向日性は植物の成長を促進し、東向きの花の温度を上昇させます。これにより、ヘリオトロピック植物は花粉媒介者にとってより魅力的になります。
チグモトロピズム
巻きひげは、植物をサポートするオブジェクトを包み込む変更された葉です。それらはチグモトロピズムの例です。 エド・レシュケ/ストックバイト/ゲッティイメージズ
チグモトロピズム 固体の物体に触れたり接触したりすることに反応して植物が成長する様子を表しています。正のチグモトロピズムは、よじ登り植物またはつる植物によって示されます。 巻きひげ .巻きひげは、固体構造の周りに絡み合うために使用される糸のような付属物です。改変された植物の葉、茎、または葉柄は巻きひげである可能性があります。巻きひげが成長するとき、それは回転パターンで成長します。先端はさまざまな方向に曲がり、らせん状や不規則な円を形成します。成長する巻きひげの動きは、まるで植物が接触を探しているかのように見えます。巻きひげが物体と接触すると、巻きひげの表面にある感覚上皮細胞が刺激されます。これらの細胞は、巻きひげがオブジェクトの周りに巻き付くように信号を送ります。
巻きひげの巻きつきは、刺激と接触していない細胞が刺激と接触している細胞よりも速く伸びるため、成長の差の結果です。光屈性と同様に、オーキシンは巻きひげの分化成長に関与しています。より高い濃度のホルモンが、巻きひげの物体と接触していない側に蓄積します。巻きひげの絡まりは、植物をサポートする物体に植物を固定します。つる性植物の活動は、光合成のためのより良い光への露出を提供し、またそれらの花の視認性を高めます 受粉者 .
巻きひげは正のチグモトロピーを示しますが、根は示すことができます 負のチグモトロピズム 時には。根が地面に伸びるにつれて、オブジェクトから離れる方向に成長することがよくあります。根の成長は主に重力の影響を受け、根は地面の下で表面から離れて成長する傾向があります。根が物体と接触すると、接触刺激に反応して根が下向きになることがよくあります。障害物を避けることで、根が土の中を妨げられずに成長し、栄養素を得る機会が増えます。
重力屈性
この画像は、植物の種子の発芽の主な段階を示しています。 3 番目の画像では、根は重力に反応して下向きに成長しますが、4 番目の画像では胚芽 (羽毛) が重力に逆らって成長します。 パワーとシレッド/サイエンスフォトライブラリ/ゲッティイメージズ
重力屈性 また 地屈性 重力に応じた成長です。重力屈性は、根の成長を重力の方向に向け (正の重力屈性)、茎の成長を反対方向に向ける (負の重力屈性) ため、植物にとって非常に重要です。植物の根とシュート系の重力に対する向きは、実生の発芽段階で観察できます。胚根が種子から出てくると、重力の方向に下向きに成長します。根が土から離れて上向きになるように種子を回転させると、根は曲がり、重力の方向に向きを変えます.逆に、成長中のシュートは重力に逆らって上向きに成長します。
ルート キャップは、ルート チップを重力方向に向けるものです。と呼ばれるルートキャップの特殊な細胞 スタトサイト 重力感知に関与していると考えられています。スタトサイトは植物の茎にも見られ、 オルガネラ と呼ばれる アミロプラスト . アミロプラスト でんぷんの貯蔵庫として機能します。密度の高いデンプン粒は、重力に反応してアミロプラストを植物の根に沈降させます。アミロプラストの沈降は、根冠を誘導して、根の領域に信号を送ります。 伸びゾーン .伸長帯の細胞は、根の成長を担っています。この領域での活動は、根の成長差と湾曲を引き起こし、成長を重力に向かって下向きにします。スタトサイトの向きを変えるような方法で根を動かすと、アミロプラストは細胞の最下点に再定住します。アミロプラストの位置の変化はスタトサイトによって感知され、その後、ルートの伸長ゾーンにシグナルを送り、曲率の方向を調整します。
オーキシンはまた、重力に応じた植物の指向性成長においても役割を果たします。根にオーキシンが蓄積すると、成長が遅くなります。植物を光に当てずに横向きに置くと、根の下側にオーキシンが蓄積し、その側の成長が遅くなり、根が下向きに湾曲します.これらの同じ条件下で、植物の茎は展示します 負の重力屈性 .重力によって幹の下側にオーキシンが蓄積し、その側の細胞が反対側の細胞よりも速い速度で伸長します。その結果、シュートは上向きに曲がります。
屈水性
この画像は、日本の沖縄県八重山諸島の西表国立公園内の水の近くにあるマングローブの根を示しています。 直井一平/モーメント/ゲッティイメージズ
屈水性 水分濃度に応じた方向性のある成長です。この屈性は、正の屈水性による干ばつ状態からの保護、および負の屈水性による水の過飽和に対する保護のために、植物において重要です。乾燥した植物にとって特に重要です バイオーム 水分濃度に対応することができます。水分勾配は植物の根で感知されます。の 細胞 水源に最も近い根の側では、反対側のものよりも成長が遅くなります。植物ホルモン アブシジン酸 (ABA) は、根の伸長帯で成長の差を誘発する上で重要な役割を果たします。この成長差により、根は水の方向に向かって成長します。
植物の根が屈水性を示す前に、それらは重力栄養傾向を克服しなければなりません。これは、根が重力の影響を受けにくくなる必要があることを意味します。植物における重力屈性とハイドロトロピズムの相互作用について実施された研究は、水勾配または水の不足にさらされると、根が重力屈性よりもハイドロトロピズムを示すように誘導できることを示しています。これらの条件下では、根のスタトサイトのアミロプラストの数が減少します。アミロプラストが少ないということは、根がアミロプラスト沈降の影響を受けないことを意味します。根冠のアミロプラストの減少は、根が重力に打ち勝って湿気に反応して動くことを可能にするのに役立ちます.十分に水和された土壌の根は、根冠に多くのアミロプラストがあり、水よりも重力に対してはるかに大きな反応を示します.
より多くの植物向性
アヘンの花の柱頭の一部である指のような突起の周りに集まった 8 つの花粉粒が見られます。花粉管が数本見えます。 ジェレミー・バージェス博士/サイエンスフォトライブラリ/ゲッティイメージズ
他の2つのタイプの植物向性には、熱屈性と化学屈性が含まれます。 熱屈性 熱または温度変化に反応する成長または動きです。 向化学性 化学物質に反応した成長です。植物の根は、ある温度範囲で正の熱屈性を示し、別の温度範囲で負の熱屈性を示す場合があります。
植物の根は、土壌中の特定の化学物質の存在に対して肯定的または否定的に反応する可能性があるため、高度に化学栄養性の器官でもあります。根の化学向性は、植物が栄養豊富な土壌にアクセスして成長と発達を促進するのに役立ちます.顕花植物の受粉は、正の化学屈性のもう 1 つの例です。とき 花粉 花粉が柱頭と呼ばれる女性の生殖構造に着地すると、花粉粒が発芽して花粉管を形成します。花粉管の成長は、卵巣からの化学シグナルの放出によって卵巣に向けられます。
ソース
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