Geotropismo bitkilerin hareketi yerçekimi etkisi olduğunu. Jeotropizm, toprak anlamına gelen "jeo" ve bir uyaranın neden olduğu hareket anlamına gelen "tropizm" kelimelerinden gelir (Öpik ve Rolfe, 2005).
Bu durumda uyaran yerçekimidir ve hareket eden şey bitkidir. Uyaran yerçekimi olduğu için bu süreç gravitropizm olarak da bilinir (Chen, Rosen ve Masson, 1999; Hangarter, 1997).
Uzun yıllar bu fenomen, bitkilerde bu hareketin nasıl gerçekleştiğini araştıran bilim adamlarının merakını uyandırdı. Birçok çalışma, bitkinin farklı alanlarının zıt yönlerde büyüdüğünü göstermiştir (Chen vd., 1999; Morita, 2010; Toyota ve Gilroy, 2013).
Yerçekimi kuvvetinin bir bitkinin parçalarının yöneliminde temel bir rol oynadığı görülmüştür: gövde ve yapraklardan oluşan üst kısım yukarı doğru büyür (negatif gravitropizm), alt kısım ise kökler, yerçekimi yönünde aşağı doğru büyür (pozitif yerçekimi) (Hangarter, 1997).
Yerçekimi aracılı bu hareketler, bitkilerin işlevlerini düzgün bir şekilde yerine getirmesini sağlar.
Üst kısım fotosentez yapmak için güneş ışığına, alt kısım ise toprağın dibine doğru yönlendirilir, böylece kökler gelişmeleri için gerekli olan su ve besin maddelerine ulaşabilir (Chen vd., 1999 ).
Jeotropizm nasıl oluşur?
Bitkiler çevreye karşı son derece hassastırlar, bunlar algıladıkları sinyallere bağlı olarak büyümelerini etkileyebilirler, örneğin ışık, yerçekimi, dokunma, besinler ve su (Wolverton, Paya ve Toska, 2011).
Jeotropizm, üç aşamada meydana gelen bir olgudur:
Tespit : Yerçekimi algısı, statokistler adı verilen özel hücreler tarafından gerçekleştirilir.
İletim ve iletim : Yerçekiminin fiziksel uyarısı, bitkinin diğer hücrelerine iletilen biyokimyasal bir sinyale dönüştürülür.
Cevap : Reseptör hücreleri, organın yönünü değiştiren bir eğrilik oluşacak şekilde büyür. Böylelikle bitkinin yönelimi ne olursa olsun kökler aşağı doğru, gövdeler yukarı doğru büyür (Masson vd., 2002; Toyota ve Gilroy, 2013).
Şekil 1. Bir tesisteki jeotropizm örneği. Köklerin ve gövdenin yönelimindeki farklılığa dikkat edin. Düzenleyen: Katherine Briceño.
Köklerde jeotropizm
Kökün yer çekimine doğru eğimi olgusu ilk kez yıllar önce incelenmiştir. Ünlü "Bitkilerdeki Hareketin Gücü" kitabında Charles Darwin, bitki köklerinin yerçekimine doğru büyüme eğiliminde olduğunu bildirmiştir (Ge & Chen, 2016).
Yerçekimi kökün ucunda tespit edilir ve bu bilgi büyüme yönünü korumak için uzama bölgesine iletilir.
Yerçekimi alanına göre yönelimde değişiklikler varsa, hücreler boyutlarını değiştirerek tepki verirler, öyle ki kök ucu aynı yerçekimi yönünde büyümeye devam eder ve pozitif jeotropizm sunar (Sato, Hijazi, Bennett, Vissenberg ve Swarup , 2017; Wolverton vd., 2011).
Darwin ve Ciesielski, jeotropizmin oluşması için gerekli olan köklerin ucunda bir yapı olduğunu gösterdiler, bu yapıya "başlık" adını verdiler.
Başlığın, yerçekimi kuvvetine göre köklerin yönelimindeki değişiklikleri tespit etmekten sorumlu olduğunu varsaydılar (Chen ve diğerleri, 1999).
Daha sonraki çalışmalar, kapakta yerçekimi yönünde çökelen özel hücreler olduğunu, bu hücrelere statokist adı verildiğini gösterdi.
Statokistler taş benzeri yapılar içerir, nişasta dolu oldukları için amiloplast olarak adlandırılırlar. Çok yoğun olan amiloplastlar, köklerin tam ucunda çökelir (Chen ve diğerleri, 1999; Sato ve diğerleri, 2017; Wolverton ve diğerleri, 2011).
Hücre ve moleküler biyoloji alanındaki son çalışmalardan, kök jeotropizmini yöneten mekanizmanın anlaşılması gelişmiştir.
Bu işlemin, oksin adı verilen bir büyüme hormonunun taşınmasını gerektirdiği gösterilmiştir, bu taşıma, polar oksin taşınması olarak bilinir (Chen ve diğerleri, 1999; Sato ve diğerleri, 2017).
Bu, 1920'lerde, büyüme eğrilerinin oksinlerin eşit olmayan dağılımından kaynaklandığını öne süren Cholodny-Went modelinde açıklanmıştır (Öpik ve Rolfe, 2005).
Gövdelerde jeotropizm
Bitkilerin gövdelerinde, hücrelerinin oksin'e farklı tepki vermesiyle benzer bir mekanizma oluşur.
Sapların sürgünlerinde, lokal oksin konsantrasyonunun arttırılması hücre genişlemesini destekler; kök hücrelerde bunun tam tersi olur (Morita, 2010; Taiz ve Zeiger, 2002).
Oksine karşı diferansiyel duyarlılık, Darwin'in köklerin ve köklerin yerçekimine ters tepki veren orijinal gözlemini açıklamaya yardımcı olur. Oksin hem köklerde hem de gövdede alt tarafta yerçekimine doğru birikir.
Aradaki fark, kök hücrelerin kök hücrelere zıt tepki vermesidir (Chen ve diğerleri, 1999; Masson ve diğerleri, 2002).
Köklerde hücre genişlemesi alt kısımda engellenir ve yer çekimine doğru eğrilik oluşur (pozitif gravitropizm).
Gövdelerde oksin de alt tarafta birikir, ancak hücre genişlemesi artar ve kökün yer çekimine ters yönde eğriliğiyle sonuçlanır (negatif gravitropizm) (Hangarter, 1997; Morita, 2010; Taiz & Zeiger, 2002).
Referanslar
- Chen, R., Rosen, E. ve Masson, PH (1999). Yüksek Bitkilerde Yerçekimi. Bitki Fizyolojisi, 120, 343-350.
- Ge, L. ve Chen, R. (2016). Bitki köklerinde negatif gravitropizm. Doğa Bitkileri, 155, 17–20.
- Hangarter, RP (1997). Yerçekimi, ışık ve bitki formu. Bitki, Hücre ve Çevre, 20, 796–800.
- Masson, PH, Tasaka, M., Morita, MT, Guan, C., Chen, R., Masson, PH, … Chen, R. (2002). Arabidopsis thaliana: Kök ve Sürgün Yerçekimi Çalışması İçin Bir Model (s. 1–24).
- Morita, MT (2010). Gravitropizmde Yönlü Yerçekimi Algılama. Bitki Biyolojisinin Yıllık İncelemesi, 61, 705–720.
- Öpik, H. ve Rolfe, S. (2005). Çiçekli Bitkilerin Fizyolojisi. (CU Press, Ed.) (4. baskı).
- Sato, EM, Hijazi, H., Bennett, MJ, Vissenberg, K. ve Swarup, R. (2017). Kök gravitropik sinyallemeyle ilgili yeni bilgiler. Deneysel Botanik Dergisi, 66 (8), 2155–2165.
- Taiz, L. ve Zeiger, E. (2002). Bitki Fizyolojisi (3. baskı). Sinauer Associates.
- Toyota, M. ve Gilroy, S. (2013). Bitkilerde yerçekimi ve mekanik sinyalleşme. Amerikan Botanik Dergisi, 100 (1), 111–125.
- Wolverton, C., Paya, AM ve Toska, J. (2011). Kök başlık açısı ve gravitropik yanıt oranı Arabidopsis pgm-1 mutantında ayrılmıştır. Physiologia Plantarum, 141, 373–382.