НАСТИ: ВИДЫ, ХАРАКТЕРИСТИКА И ПРИМЕРЫ - БИОЛОГИЯ - 2025

В гадости , nastismos или настии являются формой движения растений , полученных от восприятия внешнего стимула в некотором смысле, но там , где направление результирующего движения не зависит от воспринимаемого стимула. Они встречаются практически во всех органах растений: листьях, стеблях и ветвях, цветках, усиках и корнях.

Среди механизмов, которыми растения должны адаптироваться к окружающей среде, есть некоторые формы движений, которые обратимо или необратимо являются результатом восприятия света, термических, химических, водных, тактильных, гравитационных стимулов, продуктов ран, нанесенных травоядными животными. при кормлении, среди прочего.

Плотоядное растение Drosera rotundifolia (Источник: pixabay.com/)

Движение растений традиционно разделяют на два типа: тропизмы и настии. Тропизмы, в отличие от настий, функционально определяются как движения или ростовые реакции органов растений на физические раздражители и напрямую связаны с направлением их восприятия.

И настии, и тропизмы могут быть результатом движений, вызванных ростом или изменениями тургора клеток движущегося органа, так что одни движения можно считать обратимыми, а другие - необратимыми, в зависимости от обстоятельств.

Чарльз Дарвин в своей работе 1881 года «Сила движения растений» описал движения растений, возникающие в результате изменений окружающей среды, особенно связанных с реакциями тропиков. Однако механизмы, лежащие в основе этих движений, были описаны разными авторами с тех пор и до настоящего времени.

Типы

Растение может получать огромное количество стимулов, на которые оно может вызывать самые разные реакции. Классификация различных настических движений была сделана, главным образом, на основе природы стимулов, однако научное описание механизмов реакции содержит много неясностей.

Среди наиболее известных видов насти:

• Никтинастия : когда листья некоторых видов бобовых растений полностью раскрываются в течение дня и складываются или закрываются ночью.
• Thigmonastia / Seismonastia : движения, возникающие в результате стимулов при прямом физическом контакте с определенными органами некоторых видов.
• Термонастия : обратимые движения, зависящие от температурных колебаний.
• Фотонастия : считается особым видом фототропизма; листья некоторых видов в условиях высокой освещенности могут располагаться параллельно падению света.
• Эпинастия и гипонастия : это движения листьев, которые возникают у некоторых видов в условиях экстремальной влажности корней или высоких концентраций соли в почве. Эпинастия связана с чрезмерным ростом адаксиальной области, тогда как гипонастия связана с ростом абаксиальной области листовой пластинки.
• Гидронастия : движение определенных органов растений, зависящее от водных раздражителей.
• Хемионастия : реакция движения, связанная с градиентами концентрации некоторых химических веществ. Некоторые авторы ссылаются скорее на внутренние движения и сигнальные пути.
• Gravinastia / Geonastia : обратимое временное движение некоторых растений в ответ на гравитационные стимулы.

Особенности и примеры

Многие из натических движений зависят от существования определенного органа: пульвинуло. Пульвинулы - это специализированные двигательные органы, расположенные у основания черешков простых листьев, а также черешков и листочков сложных листьев.

Анатомически говоря, они состоят из центрального цилиндра, окруженного слоями колленхимы, и моторной кортикальной зоны, в которой есть паренхиматозные клетки, чувствительные к изменениям размера и формы.

Клетки легочной коры, которые изменяются в размере и форме, известны как моторные клетки, среди которых моторные клетки-разгибатели и сгибатели. Обычно их движение зависит от изменений тургора из-за входа и / или выхода воды из протопласта.

Ниже приводится краткое описание настий, случаи которых можно считать классическими.

Никтинастия или «сонливость» растений

Первоначально они были обнаружены у Mimosa pudica и очень часто встречаются в бобовых. Они связаны с «ритмичным» движением листьев, которые закрываются ночью и полностью распускаются днем. Наиболее изучены виды Albizzia julibrissim, A. lophantha, Samanea saman, Robinia pseudoacacia и Phaseolus coccineus.

Это явление хорошо известно у растений и, как считается, имеет адаптивные причины: расширение листовых пластинок в течение дня позволяет улавливать максимум световой энергии во время пребывания на солнце, в то время как закрытие в ночное время помогает избежать потери калорий. важный.

Когда листья расширяются, пульвинулы находятся в горизонтальном положении (дневное время), а когда они закрываются, они имеют U-образную форму (ночной образ жизни), или это связано с увеличением тургора разгибающих клеток во время раскрытия и увеличением тургор в клетках-сгибателях во время закрытия.

Графическое описание никтинастического движения (Чарльз Дарвин, доктор юридических наук, ФРС при содействии Фрэнсиса Дарвина, через Wikimedia Commons)

Такие изменения тургора происходят из-за движения воды, которое зависит от внутриклеточного движения таких ионов, как K + и Cl-, малат и другие анионы.

К + проникает в моторные клетки за счет увеличения отрицательного заряда на внутренней поверхности цитоплазматической мембраны, что достигается за счет действия АТФаз, ответственных за изгнание протонов из цитоплазмы.

Потеря тургора происходит из-за инактивации протонной помпы, которая деполяризует мембрану и активирует калиевые каналы, способствуя выходу этого иона к апопласту.

Эти движения зависят от действия фоторецепторов, состоящих из фитохромов, поскольку эксперименты показали, что длительное облучение стимулирует раскрытие листьев.

Никтинастические движения обладают определенной «ритмичностью», поскольку растения, находящиеся в постоянной темноте, представляют эти движения каждые 24 часа, поэтому в регуляции изменений тургора в моторных клетках пульвинулы должны участвовать своего рода «биологические часы».

Тигмонастии или сенсорные движения

Один из самых популярных тигмонастических ответов в литературе представлен плотоядным растением Dionaea muscipula или «Венериной мухоловкой», где насекомые застревают в его двулопастных листьях.

Когда насекомое поднимается к брюшной поверхности листа и сталкивается с тремя тонкими волосками, которые запускают двигательную реакцию, генерируются межклеточные электрические сигналы, которые инициируют дифференциальное удлинение клеток в каждой доле листа, что приводит к закрытию «Накрутка» менее чем за секунду.

Dinoaea muscipula, Венерина мухоловка (Venus flytrap) (Источник: pixabay.com/)

Плотоядность дает D. muscipula достаточно азота, чтобы выжить, поэтому эти растения могут без проблем селиться в почвах, бедных этим минералом. Важно отметить, что это движение очень специфично, а это означает, что такие раздражители, как капли дождя или сильный ветер, не вызывают закрытие долей.

Другое плотоядное растение, Drosera rotundifolia, имеет сотни слизистых щупалец на поверхности измененных листьев, привлекающих внимание сотен потенциальных жертв, которые попадают в ловушку слизи «щупалец».

Сенсорные щупальца обнаруживают присутствие жертвы, а соседние щупальца наклоняются к тому, что была стимулирована, образуя чашевидную ловушку, которая захватывает насекомое внутри.

Считается, что происходит дифференцированный рост, который контролируется изменениями уровня ауксина, поскольку добавление экзогенных ауксинов запускает закрытие листьев, а добавление блокаторов транспорта того же гормона подавляет движение.

Mimosa pudica - также главный герой наиболее описанных тигмонастических движений. Прикосновение к одной из его листочков способствует немедленному закрытию сложных листьев.

Считается, что эта реакция на тактильные раздражители может служить для отпугивания возможных хищников или в качестве защитного механизма, позволяющего обнажить их защитные шипы.

Складывание листьев зависит от изменения тургора. Пульвинулы в этом случае теряют тургор, в частности, клетки-сгибатели растягиваются в ответ на потерю объема клеток-разгибателей.

Mimosa pudica или «чувствительное растение» (Источник: pixabay.com/)

Изменение объема происходит из-за разряда сахарозы во флоэме, которая вызывает осмотический транспорт воды и пассивный транспорт ионов калия и хлора.

В этом движении также создается электрохимический градиент благодаря участию протонных насосов в мембране (АТФаз). Вовлечены факторы роста, цитоскелет и актиновые филаменты.

Термонастии

Он был детализирован цветами и тюльпанами Crocus. Это происходит из-за дифференциального роста на противоположных сторонах лепестков, которые реагируют на тепловой стимул, а не из-за изменений тургора. Разница в реакции возникает из-за того, что обе стороны органа имеют оптимум роста при очень разных температурах.

Цветы крокуса (Источник: pixabay.com/)

Во время этого движения не происходит значительных изменений осмотического давления, pH или проницаемости протопластов. Также наблюдалось значительное увеличение внутриклеточного CO2, который, по-видимому, является фактором, повышающим чувствительность тканей к изменениям температуры.

Закрытые тюльпаны (Источник: pixabay.com/)

Это движение не зависит от силы света и строго зависит от повышения температуры. По соглашению между разными авторами, температурное изменение должно составлять от 0,2 ° C до 0,5 ° C, чтобы наблюдать движение цветов. Падение температуры на такую ​​же величину вызывает его закрытие.

Ссылки

1. Азкон-Бьето, Дж. И Талон, М. (2008). Основы физиологии растений (2-е изд.). Мадрид: McGraw-Hill Interamericana Испании.
2. Браам, Дж. (2005). В контакте: реакция растений на механические раздражители. Новый фитолог, 165, 373–389.
3. Браунер, Л. (1954). Тропизмы и настические движения. Annu. Rev. Plant. Physiol. , 5, 163-182.
4. Браун, AH, Чепмен, DK, и Лю, SWW (1974). Сравнение эпинастии листьев, вызванной невесомостью или вращением клиностата. Биология, 24 (9), 518–520.
5. Дубец, С. (1969). Необычный фотонастизм, вызванный засухой у Phaseolus vulgaris. Канадский журнал ботаники, 47, 1640–1641.
6. Дюмэ, Дж., И Фортерр, Ю. (2012). «Растительная динамика»: роль воды в движении растений. Annu. Rev. Fluid Mech. , 44, 453-478.
7. Энрайт, JT (1982). Движение листьев во сне: в защиту интерпретации Дарвина. Oecologia, 54 (2), 253–259.
8. Эсмон, Калифорния, Педмале, У. В. и Лискум, Э. (2005). Тропизмы растений: обеспечение силы движения сидячему организму. Int. J. Dev. Biol., 49, 665-674.
9. Фирн, Р. Д., и Майерс, А. Б. (1989). Движение растений, вызванное дифференцированным ростом - единство разнообразия механизмов? Экологическая и экспериментальная ботаника, 29, 47–55.
10. Го, К., Дай, Э., Хан, X., Се, С., Чао, Э., и Чен, З. (2015). Быстрое динамическое движение растений и биоинспирированных структур. Интерфейс JR Soc., 12.
11. Hayes, AB, & Lippincott, JA (1976). Рост и гравитационная реакция в развитии гипонастии листовых пластинок. Американский журнал ботаники, 63 (4), 383–387.
12. Куккари, У.Л., и Хиллман, У.С. (1968). Пульвини как фоторецепторы в эффекте фитохромов на никтинастию у Albizzia julibrissin. Физиология растений, 43 (5), 698–704.
13. Сандалио, Л. М., Родригес-Серрано, М., и Ромеро-Пуэртас, М. С. (2016). Эпинастия листьев и ауксин: биохимический и молекулярный обзор. Растениеводство. Elsevier Ireland Ltd.
14. Шильдкнехт, Х. (1983). Тургорины, гормоны эндогенных суточных ритмов высших организованных растений - обнаружение, выделение, структура, синтез и активность. Angewandte Chemie International Edition на английском языке, 22 (9), 695–710.
15. Уэда М., Такада Н. и Ямамура С. (2001). Молекулярный подход к никтинастическому движению растения, управляемому биологическими часами. Международный журнал молекулярных наук, 2 (4), 156–164.
16. Вуд, WML (1953). Термонастия в цветах тюльпанов и крокусов. Журнал экспериментальной ботаники, 4 (10), 65–77.