В биологии растений тигмотропизм — это направленное движение роста , которое происходит как механосенсорная реакция на тактильный стимул . Тигмотропизм обычно встречается в вьющихся растениях и усиках, однако биологи растений также обнаружили тигмотропные реакции у цветковых растений и грибов . Такое поведение происходит из-за одностороннего торможения роста. [1] То есть скорость роста на стороне стебля , к которой прикасаются, медленнее, чем на стороне, противоположной прикосновению. Результирующая модель роста заключается в прикреплении и иногда закручивании вокруг объекта, который касается растения. Однако также было замечено, что цветковые растения перемещают или выращивают свои половые органы в направлении опылителя , который приземляется на цветок, как у Portulaca grandiflora . [2]
Поскольку рост является сложной процедурой развития, действительно существует множество требований (как биотических, так и абиотических), которые необходимы как для восприятия прикосновения, так и для возникновения тигмотропной реакции. Одним из них является кальций. В серии экспериментов в 1995 году с использованием усика Bryonia dioica , сенсорные кальциевые каналы были заблокированы с помощью различных антагонистов. Реакции на прикосновение в обработанных растениях, которые получили ингибиторы кальциевых каналов, были уменьшены по сравнению с контрольными растениями, что указывает на то, что кальций может быть необходим для тигмотропизма. Позже в 2001 году был предложен путь деполяризации мембраны, в котором участвует кальций: когда происходит прикосновение, кальциевые каналы открываются, и кальций поступает в клетку, сдвигая электрохимический потенциал через мембрану. Это запускает открытие потенциалзависимых хлоридных и калиевых каналов и приводит к потенциалу действия, который сигнализирует о восприятии прикосновения. [3]
Также было отмечено, что гормон роста растений ауксин участвует в тигмотропном поведении растений, но его роль не до конца изучена. Вместо асимметричного распределения ауксина, влияющего на другие тропизмы, было показано, что однонаправленный тигмотропный ответ может возникать даже при симметричном распределении ауксина. Было высказано предположение, что потенциал действия, возникающий при прикосновении, приводит к увеличению ауксина в клетке, что вызывает выработку сократительного белка на стороне прикосновения, что позволяет растению захватывать объект. [4] Кроме того, было показано, что когда ауксин (обычно приводящий к росту в сторону от стороны его локализации) и прикосновение (вызывающее тропную реакцию в сторону его локализации) были применены к одной и той же стороне гипокотиля огурца, стебель будет изгибаться в сторону прикосновения. [5]
Этилен , другой растительный гормон, также, как было показано, является важным регулятором тигмотропной реакции в корнях Arabidopsis thaliana . В нормальных условиях высокие концентрации этилена в корнях способствуют прямому росту. Когда корень сталкивается с жестким объектом, тигмотропная реакция активируется, а выработка этилена снижается, что приводит к изгибу корня во время роста, а не к его прямому росту. [6]
Как и фототропизм, тигмотропная реакция в стеблях требует света. Биолог растений Марк Джаффе провел простой предварительный эксперимент с использованием растений гороха, который привел к такому выводу. [7] Он обнаружил, что когда он отрезал усик от растения гороха и поместил его на свет, а затем несколько раз коснулся одной его стороны, усик начал скручиваться. Однако при проведении того же эксперимента в темноте усик не скручивался.
Корни также полагаются на прикосновение, чтобы ориентироваться в почве. Как правило, корни имеют отрицательную реакцию на прикосновение, то есть, когда они чувствуют объект, они будут расти в сторону от объекта. Это позволяет корням проходить через почву с минимальным сопротивлением. Из-за такого поведения корни считаются отрицательно тигмотропными. Исследования показывают, что это активное избегание препятствий корнями обусловлено полярным транспортом ауксина. [8] Тигмотропизм, по-видимому, способен переопределять сильную гравитропную реакцию даже первичных корней. Чарльз Дарвин проводил эксперименты, в ходе которых он обнаружил, что в вертикальном корне фасоли контактный стимул может отклонить корень от вертикали.
Mimosa pudica хорошо известна своим быстрым движением растения . Листья закрываются и опускаются при прикосновении. Однако это не форма тропизма , а настическое движение , похожее явление. Настические движения являются ненаправленными ответами на раздражители (например, температуру, влажность, световое излучение) и обычно связаны с растениями.