Расширение листьев — это процесс, посредством которого растения эффективно используют пространство вокруг себя, заставляя свои листья увеличиваться или увядать. Этот процесс позволяет растению максимизировать собственную биомассу , будь то за счет увеличения площади поверхности; что позволяет хлоропластам поглощать больше солнечного света , увеличивая скорость фотосинтеза , или позволяет создавать больше устьиц на поверхности листа, позволяя растению увеличить потребление углекислого газа . [1] [2]
Первоначально сенсорные органы, такие как хлоропласты, камбий и корни , обнаруживают внешние стимулы, такие как свет. Стимул запускает биохимические события ниже по течению, которые приводят к расширению ткани в листе. Обнаружено два процесса, посредством которых это происходит: осмотическая регуляция, которая имеет временный эффект, заставляющий листья увеличиваться в размере, или растяжимость стенки, которая постепенно изменяет лист с течением времени и постоянно увеличивает его. [3]
Красный свет попадает на листья и деполяризует плазматическую мембрану растительных клеток через светочувствительные кальциевые и хлоридные ионные каналы . Хлорид покидает клетки, а кальций входит. Эта деполяризация вызывает осмотический сдвиг ионных концентраций в апопласте , что одновременно вызывает увеличение тургорного давления на основе апопластных потенциалов растворенных веществ, образуя электрический градиент через плазматическую мембрану. Увеличение тургорного давления заставляет клетки расширяться, позволяя хлоропластам смещаться в другую область, а коллективное расширение всех клеток одновременно заставляет сам лист становиться больше и жестче. Движение хлоропластов позволяет достичь и использовать свет, который ранее был недоступен. [3]
Синий свет попадает на листья растения и вызывает нисходящую активацию протонных насосов . В свою очередь, это приводит к снижению pH клеточной стенки . Уменьшение, в сочетании с мембраносвязанными белками, называемыми экспансинами, увеличивает пластичность апопластной мембраны. Эта пластичность позволяет создавать больше клеточной поверхности во время деления клетки , что расширяет лист по мере добавления большего количества клеток стандартного размера. Увеличение общих органелл и клеточной поверхности приводит к образованию большего количества устьиц и использованию большего количества света. [3]
Различные типы растений, как правило, растут с разной скоростью. Те, которые растут медленно, как правило, отдают приоритет гораздо меньшим площадям листьев, чтобы сохранить энергию, и будут расходовать их только тогда, когда поблизости есть избыток света. Это происходит из-за того, что света не хватает, их медленный рост не позволяет им достичь высот, которых достигают быстрорастущие растения, что обеспечивает им обильное количество света. В отличие от этого, быстрорастущие растения имеют большие листья в результате постоянного купания в свете. [4] Различные размеры листьев позволяют обоим типам растений сосуществовать в природе, находясь в разных экологических нишах, и объясняют, почему определенные слои полога имеют тенденцию быть очень неровными. [5]
{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )