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]
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]
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]