RUCHY ROŚLIN:

ODPOWIEDŹ

ORGANIZMU NA

SYGNAŁY

ŚRODOWISKOWE

Bodźce środowiskowe odbierane przez roślinę i

wpływające na jej wzrost, rozwój i funkcjonowanie

Fotoperiod

wilgotność

Światło
fotosyntetycznie
aktywne

Światło
morfogenetycznie aktywne

temperatura

wiatr

patogeny

roślinożercy

Etylen

pasożyty

Dostępność
wody

gleba

Mikroorganizmy glebowe

Toksyny
Związki
allelopatyczne

Sole
mineralne

grawitacja

Ruchy roślin – jedna z

odpowiedzi na bodźce

środowiska

http://www.dnatube.com/video/3353/Movement-in-plants

Ruchy roślin – odpowiedź na bodźce

środowiska

-w celu zapewnienia sobie pożywienia (w kierunku źródła

substancji odżywczych, wody, światła; zamykanie pułapek roślin

owadożernych)

- w celu uniknięcia czynników szkodliwych (w kierunku

przeciwnym do źródła substancji szkodliwych, zbyt silnego

światła; zamykanie kwiatów w odpowiedzi na niską/zbyt wysoką

temperaturę)

- w celu regulacji transpiracji (otwieranie/zamykanie aparatów

szparkowych) i fotosyntezy (ruchy chloroplastów i liści).

Ruchy roślin – cechy charakterystyczne

- brak zdefiniowanego układu motorycznego

zapewniającego przemieszczanie sie organizmu/ruch organu

- większość ruchów polega na

zróżnicowanym tempie wzrostu różnych części tego

samego organu w odpowiedzi na bodźce z otoczenia

- bardzo często podlegają kontroli

hormonów (głównie auksyn)

Rodzaje ruchów roślin

I. Tropizmy

– kierunkowe ruchy wzrostowe,

oparte na nierównomiernym wzroście tkanek

po stronie działania bodźca i po stronie

przeciwnej.

II. Nastie

– ruchy wzrostowe lub turgorowe,

niezależne od kierunku działania bodźca.

III. Taksje

– swobodne, kierunkowe ruchy w

przestrzeni.

Rodzaje ruchów roślin - tropizmy

Tropizm dodatni

– ruch zachodzi w kierunku

działania bodźca.

Tropizm ujemny

– ruch odbywa się w stronę

przeciwną do kierunku działania bodźca.

Diatropizm

– organ ustawia się pod kątem 90

O

do

kierunku działania bodźca.

Rodzaje ruchów roślin - tropizmy

1. Fototropizm

– ruch wzrostowy w odpowiedzi na światło,

np. wyginanie się pędów w kierunku źródła światła,

kontrolowane przez hormon: auksynę.

http://www.youtube.com/watch?v=Ze8NV7cvW8k

Kiedy światło pada

pionowo, auksyna

rozmieszczona

jest w pędzie

równomiernie, pęd

rośnie w górę.

Kiedy światło pada

bocznie, auksyna

transportowana jest

na stronę zacienioną,

która zaczyna

intensywnie rosnąć.

Nierównomierny

wzrost powoduje

wygięcie pędu w

stronę światła.

UPROSZCZONY CHEMIOSMOTYCZNY MODEL POLARNEGO

TRANSPORTU AUKSYN

1

. IAA przenika przez błonę

komórkową na drodze dyfuzji
(forma niezjonizowana, IAAH)
lub transportowany jest przez

specyficzny nośnik (forma
zjonizowana, IAA

ˉ).

Permeaza,
symport z H

+

Wakuola

Kierunek

transportu

auksyny

Błona

komórkowa

Ściana

komórkowa

Cytoplazma

2

. W apoplaście

odczyn kwaśny (5)
utrzymywany jest

dzięki funkcjonowaniu
H

+

-

ATPazy błonowej.

3. W cytoplazmie (pH = 7)
dominuje forma anionowa (IAA

ˉ).

4. IAA

ˉ transportowany jest z

komórki do apoplastu przez inny

nośnik zlokalizowany w bazalnej

części komórek.

Rodzaje ruchów roślin - tropizmy

Odmianą fototropizmu jest

heliotropizm

– kiedy organy

rośliny „podążają” za słońcem, np. słonecznik (Helianthus

annuus

), rośliny kompasowe: Silphium lacinatum, wrotycz

pospolity (Tanacetum vulgare), drzewa eukaliptusowe

3

2

1

Rodzaje ruchów roślin - tropizmy

2.

Geotropizm

(grawitropizm)

– reakcja na siłę grawitacji. Pędy

roślin wykazują najczęściej grawitropizm ujemny, natomiast

korzenie

– dodatni. Regulowany przez auksynę.

Rodzaje ruchów roślin - tropizmy

3.

Chemotropizm

– reakcja na działanie substancji

chemicznych. Wzrost korzeni w kierunku substancji

niezbędnych lub odchylanie się ich od źródła substancji

szkodliwych. Odmianą chemotropizmu jest

hydrotropizm

-

wzrost w kierunku źródła wody.

Wzrost łagiewki pyłkowej w
kierunku znamienia słupka

Woda lub roztwór
niezbędnych substancji
mineralnych

P

o

row

a

te

n

a

cz

y

n

ie

S

iew

ka

Ru

ch

w

z

ro

st

o

w

y

Wzrost korzeni w kierunku wody lub substancji

niezbędnych lub odchylanie się ich od źródła

substancji szkodliwych.

Rodzaje ruchów roślin - tropizmy

4. Termotropizm

– ruch w odpowiedzi na zmiany

temperatury

Różanecznik (Rhododendron sp.) – późną jesienią jego liście

przygotowują się do zimy: wierzchnia, woskowana strona liści jest

odporniejsza na czynniki atmosferyczne niż strona dolna, zawierająca

aparaty szparkowe.

Rodzaje ruchów roślin - tropizmy

5.

Tigmotropizm

– ruch w odpowiedzi na bodźce dotykowe,

np. wąsy czepne fasoli lub chmielu, ruch wzrostowe

pędów hoi umożliwiające oplatanie podpór.

Rodzaje ruchów roślin - tropizmy

6. Elektrotropizm

– ruch wzrostowy w odpowiedzi na

działanie pola elektromagnetycznego. Prawdopodobnie

odpowiada za wzrost pędów i korzeni pod kątem do

przyciągania ziemskiego: diageotropizm (90

O

),

plagiogeotropizm (inne kąty).

Diageotropizm i plagiotropizm =

elektrotropizm?

Geotropizm ujemny

Rodzaje ruchów roślin - tropizmy

7.

Traumatotropizm

– ruch wzrostowy w odpowiedzi na

jednostronne zranienie. Kontrolowany głównie przez

auksyny i cytokininy i związany z tworzeniem nowych

tkanek w miejscu zranienia.

Rodzaje ruchów roślin - nastie

Ruchy aparatów szparkowych

– najbardziej znany typ

turgorowych ruchów nastycznych.

http://www.youtube.com/watch?v=BfPKjlfWPmQ

http://www.youtube.com/watch?v=ofb0zkG5H2c

Mikrofibrylle

celulozowe

usztywniające

ścianę

Grube, sztywne ściany

wewnętrzne

Woda wnika za
jonami zgodnie

z gradientem

swojego

potencjału

1. Komórki szparkowe

aktywnie pompują jony K+ i

Cl-

do wnętrza, co obniża

potencjał wody w komórce.

2. Woda wnika za jonami

zgodnie z gradientem

swojego potencjału

3. Komórka pęcznieje i

aparat szparkowy otwiera

się.

W ruchu aparatów szparkowych uczestniczą nie

tylko jony K

+

i Cl

-

, ale także Ca

2+

oraz ABA (kwas

abscysynowy

), kontrolujące aktywność pomp i

kanałów jonowych.

ABA, powstający w odpowiedzi na stres (np.

suszę) utrzymuje otwarte wypustowe kanały

jonowe, co uniemożliwia zmiany potencjału

wody w komórce i nie pozwala aparatom

szparkowym zamykać się.

Rodzaje ruchów roślin - nastie

Zamykanie/otwieranie kielichów kwiatów to typowe

ruchy nastyczne. Mogą być spowodowane:

a)

czynnikami endogennymi, np. działaniem hormonów:

epinastia

– wyginanie się organu w stronę ziemi, nie

spowodowane siłą grawitacji,

hiponastia

–

przeciwieństwo epinastii,

b)

zmianą wilgotności otoczenia:

higronastia,

c) rytmem dobowym:

nyktinastia,

d)

zmianami oświetlenia:

fotonastia

,

e) zmianami temperatury:

termonastia

.

http://www.d
natube.com
/video/3349/
Nastic-
Movement

Rodzaje ruchów roślin - nastie

Sejsmonastia

– turgorowy ruch w odpowiedzi na

niespecyficzny bodziec: „wstrząsowy” (potrząsanie, wiatr,

deszcz), termiczny, świetlny itp. Przykład: Mimosa pudica.

http://www.dnatube.com/video/3846/Sensitive-Mimosas-Fabaceae-from-Brazil

Ruch organu

Bodziec

Fala potencjału

czynnościowego

Zmiany stężenia jonów K

+

i

Cl

-

w komórkach

motorycznych

Gradient potencjału wody

Zmiany turgoru komórek

motorycznych

Biophytum sensitivum

Neptunia plena (mimoza wodna)

Rodzaje ruchów roślin - nastie

Zamykanie pułapek roślin owadożernych następuje w reakcji

na dotyk (

tigmonastia

), a wyginanie się ich włosków

gruczołowych w celu strawienia zdobyczy – w reakcji na

bodziec chemiczny (

chemonastia

).

http://www.youtube.com/watch?v=sZ4unqMEDjc

Dzbanecznik

Kapturnica

Muchołówka

Tłustosz

Rodzaje ruchów roślin - taksje

Taksje

to kierunkowe ruchy całych organizmów (np.

bakterii, sinic, wiciowców, okrzemek) lub organów (np.

gamety paprotników) i organelli roślinnych (np.

chloroplasty).

Taksja dodatnia

– w kierunku bodźca.

Taksja ujemna

– w kierunku przeciwnym do działania

bodźca.

Rodzaje ruchów roślin - taksje

Fototaksja

– dotyczy najczęściej organizmów fotosyntetyzujących,

takich jak bakterie i wiciowce oraz chloroplastów.

Bodziec: światło.

Pobudzenie białkowego receptora

błonowego (fototropiny i fitochrom 3).

Reakcja ruchowa z udziałem elementów

cytoszkieletu (mikrotubule i mikrofilamenty).

Fosforylacja białek wewnątrzkomórkowych.

Rodzaje ruchów roślin - taksje

Fototaksja

u Chlamydomonas sp. i Euglena sp.

Uproszczony schemat budowy komórki zawłotni

(Chlamydomonas sp.)

Pirenoid

Ściana komórkowa

Chloroplast

Plamka oczna

Jądro komórkowe

Wodniczka pulsująca

Ciałko podstawowe

Wić zbudowana z mikrotubul
i dynein

Rodzaje ruchów roślin - taksje

Fototaksja

u Chlamydomonas sp. i Euglena sp.

Pirenoid

Ściana komórkowa

Chloroplast

Plamka oczna

Jądro komórkowe

Wodniczka pulsująca

Ciałko podstawowe

Wić zbudowana z mikrotubul
i dynein

2. Wytworzenie potencjału
czynnościowego.

3. Otwarcie kanałów wapniowych i napływ
Ca

2+

do ciałka podstawowego.

1. Odebranie bodźca świetlnego
przez plamkę oczną.

4. Naprzemienna aktywacja dynein (białek
motorycznych wici) przez Ca

2+

i ich

dezaktywacja przez kinazy białkowe.

5. Wić zaczyna się poruszać.

6. W zależności od tego, która wic
porusza się szybciej, komórka płynie w
stronę światła lub w przeciwną.

http://www.yout
ube.com/watch
?v=0xo77Q09B
rc

http://www.yout
ube.com/watch
?v=fI7nEWUjk3
A

Rodzaje ruchów roślin - taksje

Chemotaksja

– przede wszystkim u heterotrofów.

Umożliwiają znalezienie partnera (gamety) lub pożywienia

np. bakterie.

Termotaksja

i

higrotaksja

– umożliwiają znalezienie

optymalnych warunków środowiskowych (np. u śluzowców).

Materiały zawarte w wykładzie zostały przygotowane merytorycznie oraz graficznie na podstawie

następujących źródeł:

Kopcewicz J., Lewak S. „Fizjologia roślin”, PWN Warszawa, 2007

Taiz L., Zeiger E. „Plant physiology” Sinauer Associates, 2006

Taiz L., Zeiger E. „Plant physiology online”

http://5e.plantphys.net/

https://sites.google.com/site/planthormones3/tropisms/geotrophism

http://www.encyclopedia.com/doc/1O6-chemotropism.html

http://www.tutorvista.com/content/biology/biology-iv/plant-growth-movements/paratonic-

movements.php#hydrotropism

www.futuregardens.pl

http://cronodon.com/BioTech/Plant_Transport.html

http://protist.i.hosei.ac.jp/pdb/images/mastigophora/euglena/limnophila/limnophila_1a.html

http://www.chlamy.org/info.html

http://www.critsite.com/index.cfm/fuseaction/plants.plantdetail/plant_id/100040/index.htm