Mikä on fototropismi?

Lait suosikki kasvi aurinkoiselle ikkunalaudalle. Pian huomaat kasvin taipuvan kohti ikkunaa sen sijaan, että kasvaa suoraan ylöspäin. Mitä maailmassa tämä kasvi tekee ja miksi se tekee sitä?

Näyttämääsi ilmiötä kutsutaan fototropismiksi. Vihjeitä tämän sanan merkityksestä huomaa, että etuliite "valokuva" tarkoittaa "valoa" ja jälkiliite "tropilaisuus" tarkoittaa "kääntämistä". Joten fototropismi on, kun kasvit kääntyvät tai taipuvat kohti valoa.

Kasvit tarvitsevat valoa energiantuotannon stimuloimiseksi; tätä prosessia kutsutaan fotosynteesi. Auringosta tai muista lähteistä tuotettua valoa tarvitaan veden ja hiilidioksidin ohella tuottamaan sokereita, joita kasvi käyttää energiana. Happi tuotetaan myös, ja monet elämänmuodot vaativat tämän hengitykselle.

Fototropismi on todennäköisesti kasvien omaksuma selviytymismekanismi, jotta ne voivat saada niin paljon valoa kuin mahdollista. Kun kasvien lehdet avautuvat valoa kohti, voi tapahtua enemmän fotosynteesiä, mikä antaa mahdollisuuden tuottaa enemmän energiaa.

Varhaiset mielipiteet fototropismin syystä vaihtelivat tutkijoiden keskuudessa. Theophrastus (371 B.C. - 287 B.C.) uskoi, että fototropismi johtui nesteen poistumisesta kasvin varren valaistu puoli, ja Francis Bacon (1561-1626) myöhemmin postuloi, että fototropismi johtui nuutumisoireita. Robert Sharrock (1630-1684) uskoi kasvien kaarevan vasteena "raikkaalle ilmalle" ja John Ray (1628-1705) ajatteli kasvien kallistuvan viileämpiin lämpötiloihin, jotka olivat lähempänä ikkunaa.

Se oli jopa Charles darwin (1809-1882) suorittaa ensimmäiset asiaan liittyvät fototropismia koskevat kokeet. Hän hypoteesi, että kärjessä tuotettu aine indusoi kasvin kaarevuutta. Koekasveja käyttämällä Darwin kokeili peittämällä joidenkin kasvien kärjet ja jättämällä toiset paljastamatta. Peitetyillä kärjillä olevat kasvit eivät taipuneet valoa kohti. Kun hän peitti kasvien varren alaosan, mutta jätti kärjet valolle, nuo kasvit siirtyivät valoa kohti.

Darwin ei tiennyt, mikä kärjessä tuotettu "aine" oli tai kuinka se aiheutti kasvin varren taipumisen. Kuitenkin, Nikolai Cholodny ja Frits menivät löysi vuonna 1926, että kun korkeat määrät tätä ainetta siirtyivät kasvin varren varjostetulle puolelle, tämä varsi taipuu ja kaareutuu niin, että kärki liikkuu kohti valoa. Aineen tarkka kemiallinen koostumus, jonka todettiin olevan ensimmäinen identifioitu kasvihormoni, selvitettiin vasta Kenneth Thimann (1904-1977) eristettiin ja tunnistettiin se indoli-3-etikkahapoksi tai auksiiniksi.

Nykyinen ajatus fototropismin takana olevasta mekanismista on seuraava.

Valo, joka on noin 450 nanometrin aallonpituudella (sininen / violetti valo), valaisee kasvia. Valoreseptoriksi kutsuttu proteiini vangitsee valon, reagoi siihen ja laukaisee vasteen. Fototrofismista vastuussa olevaa sinisen valon fotoreseptoriproteiinien ryhmää kutsutaan phototropins. Ei ole selvää tarkalleen, kuinka fototropiinit ilmoittavat auksiinin liikkeestä, mutta tiedetään, että auksiini siirtyy varren tummempaan, varjostettuun puoleen vasteena valolle. Auksiini stimuloi vetyionien vapautumista soluista varren varjostetulla puolella, mikä aiheuttaa solujen pH: n laskun. PH: n aleneminen aktivoi entsyymejä (joita kutsutaan expansineiksi), jotka aiheuttavat solujen turpoamisen ja johtavat varsi taipumaan valoa kohti.

• Jos kasvi kokee fototropismia ikkunassa, yritä kääntää kasvi vastakkaiseen suuntaan, jotta kasvi taipuu pois valosta. Kestää vain noin kahdeksan tuntia, ennen kuin kasvi kääntyy takaisin valoon.
• Jotkut kasvit kasvavat kaukana valosta, jota kutsutaan negatiiviseksi fototropismiksi. (Itse asiassa kasvien juuret kokevat tämän; juuret eivät varmasti kasva valoa kohti. Toinen sana heidän kokemukselleen on gravitropismi, joka painuu kohti painovoimavetoa.)
• Photonasty saattaa kuulostaa kuvaksi jotain hassua, mutta se ei ole. Se on samanlainen kuin fototropismi siinä mielessä, että siihen sisältyy kasvin liikkuminen valon ärsykkeen takia, mutta fotonastiikassa liike ei ole kohti valoärsykkettä, vaan ennalta määrättyyn suuntaan. Liikkeen määrää kasvi itse, ei valo. Esimerkki valokuvanmukaisuudesta on lehtien tai kukien avaaminen ja sulkeminen valon läsnäolon tai puuttumisen vuoksi.