stringtranslate.com

Парагелиотропизм

Парагелиотропизм относится к явлению, при котором растения ориентируют свои листья параллельно падающим лучам света, обычно как средство минимизации избыточного поглощения света. Избыточное поглощение света может вызвать у растений множество физиологических проблем, включая перегрев, обезвоживание, потерю тургора , фотоингибирование , фотоокисление и фотодыхание , поэтому парагелиотропизм можно рассматривать как выгодное поведение в условиях высокой освещенности. [1] Не все растения демонстрируют такое поведение, но оно развилось в нескольких линиях (например, и Styrax Camporum , и Phaseolus vulgaris демонстрируют парагелиотропное движение). [2] [3]

Физиологическая основа

Хотя все механистические аспекты этого поведения еще предстоит выяснить (например, данные указывают на то, что задействована дифференциальная экспрессия генов , но особенности еще предстоит определить), многие физиологические аспекты парагелиотропного движения, по крайней мере, у Phaseolus vulgaris (обычный bean), хорошо понятны. [4] У этого растения на ежедневные движения листьев влияют два основных фактора: эндогенный циркадный осциллятор и световые сигналы. [5] Физически движение осуществляется за счет тургор-зависимых изменений объема клеток кортикальной паренхимы (называемых моторными клетками) в тургор-чувствительной части растения, называемой пульвинусом , расположенной на стыке основания листа и черешок . [6] [7] Совокупный эффект изменения объема в этих двигательных клетках проявляется на уровне ткани/органа как набухание или сморщивание одной или обеих сторон пульвинуса , что приводит к переориентации соседнего листа. [6] [7] Было показано, что калий и хлорид являются основными осмолитами , участвующими в этом процессе, а расположенные на плазматической мембране протонные насосы и переносчики ионов играют решающую роль в создании осмотического потенциала . [8] [9] Гормоны ИУК и АБК также участвуют в этом процессе и играют антагонистическую роль: ИУК вызывает набухание легочной артерии, а АБК - ее сморщивание. [4] Также было показано, что синий свет вызывает быстрое сокращение легочной артерии. [10]

Как адаптивное поведение

Растениям необходим свет для фотосинтеза , но получение слишком большого количества света может быть таким же вредным для растения, как и недостаточное количество света. [1] Избыток света приводит к трем основным всеобъемлющим физиологическим проблемам: избыток фотохимической энергии приводит к созданию активных форм кислорода , которые чрезвычайно повреждают многочисленные клеточные структуры; температура клеток растения становится настолько высокой, что белки денатурируют и/или это отрицательно влияет на кинетику ферментов ; увеличивается транспирация , что приводит к потере тургора и фотохимической эффективности. [1] [11] Парагелиотропное движение может помочь растению избежать этих проблем, ограничивая количество света, фактически поглощаемого растением; Когда листья расположены параллельно падающему свету, они перехватывают лишь небольшую часть фотонов, которые они перехватили бы, если бы были расположены перпендикулярно падающему свету. [1] По сути, парагелиотропные растения избегают физиологических последствий избытка света, просто избегая света. В 2003 году Биленберг и др. использовали два вида Phaseolus , квантовый датчик , люксметр , термопарный измеритель и инклинометр , чтобы количественно продемонстрировать эффективность этого подхода: листья, которые демонстрировали парагелиотропное поведение, испытывали более низкую плотность потока фотонов (интенсивность света), более низкие температуры и более высокий уровень воды. -эффективность использования . [11]

Рекомендации

  1. ^ abcd Ламберс, Х., Чапин, Ф.С., и Понс, ТЛ (2008). Физиологическая экология растений (2-е изд.). Нью-Йорк: Спрингер.
  2. ^ Саттер, Р.Л., Шремпф, М., Чаудри, Дж. и Галстон, AW (1977). Фитохром и циркадные часы в Самане. Ритмичное перераспределение калия и хлоридов внутри пульвинуса в течение длительных темных периодов. Физиол растений . 59: 231–235.
  3. ^ Кийосава, К. (1979) Неравномерное распределение калия и анионов внутри Phaseolus pulvinus во время циркадного движения листьев. Физиол растительной клетки . 20: 1621–1634.
  4. ^ Аб Иино, М., Лонг, К., и Ван, X. (2001). Ауксин- и абсцизовая кислота-зависимая осморегуляция в протопластах Phasoleus vulgaris Pulvini. Физиол растительной клетки . 42 (11).
  5. ^ Саттер, Р.Л., Гуджино, С.Е., Лонерган, Т.А. и Галстон, А.В. (1981) Влияние синего и дальнего красного света на ритмичные движения листочков у Саманеи и Альбицции. Физиол растений . 67: 965–968.
  6. ^ аб Майер, Э.-В., Флах, Д., Раджу, МВС, Старрах, Н. и Вих, Э. (1985) Механика циркадных движений пульвини у Phaseolus coccineus L. Planta 163: 381–390.
  7. ^ ab Коллер Д. и Риттер С. (1994) Фототропные реакции пульвинул и связанная с ними ламинарная переориентация в тройчатом листе фасоли Phaseolus vulgaris (Fabaceae). Дж. Физиол растений . 143: 52–63.
  8. ^ Су, С., Моран, Н. и Ли, Ю. (2000) Синий свет активирует каналы оттока калия в сгибательных клетках двигательных органов Samanea saman посредством двух механизмов. Физиол растений. 123: 833–843.
  9. ^ Мошелион, М. и Моран, Н. (2000) Каналы оттока калия в клетках разгибателей и сгибателей двигательного органа Samanea saman не идентичны. Эффекты цитозольного кальция. Физиол растений . 124: 911–919.
  10. ^ Ван, X., Хага, К., Нишизаки, Ю. и Иино, М. (2001)Зависимая от синего света осморегуляция в протопластах Phaseolus vulgaris pulvini. Физиол растительной клетки . 42.
  11. ^ аб Биленберг, Д.Г., Миллер, Дж.Д., Берг, В.С. (2003). Парагелиотропизм у двух видов Phaseolus: комбинированное влияние плотности потока фотонов и температуры пульвинуса, а также последствия для газообмена листьев. Экологическая и экспериментальная ботаника. 49, 95-105.