НАСТІА: ТИПИ, ХАРАКТЕРИСТИКИ ТА ПРИКЛАДИ - БІОЛОГІЯ - 2025

У гидоти , nastismos або настії є формою руху рослин , отриманих від сприйняття зовнішнього стимулу в деякому сенсі, але там , де напрямок результуючого руху не залежить від сприйманого стимулу. Вони зустрічаються практично у всіх органах рослин: листках, стеблах і гілках, квітках, вусиках і корінні.

Серед механізмів, яким рослини мають адаптуватися до оточуючого їх середовища, є деякі форми рухів, які, оборотно чи незворотно, є наслідком сприйняття світла, теплових, хімічних, водних, тактильних, гравітаційних подразників, продуктів ран, спричинених травоїдними тваринами. при годуванні, серед інших.

Плодоядна рослина Drosera rotundifolia (Джерело: pixabay.com/)

Рух у рослинах традиційно класифікують на два типи: тропізми та насті. Тропізми, на відміну від насті, функціонально визначаються як рухи або реакції росту органів рослини на фізичні подразники і безпосередньо пов'язані з напрямком, в якому вони сприймаються.

І насти, і тропізми можуть бути результатом рухів через зростання чи зміни тургору в клітинах рухомого органу, так що одні рухи можна вважати оборотними, а інші - незворотними, залежно від випадку.

Чарльз Дарвін у своїй праці 1881 р. - Сила руху в рослинах - описав рухи рослин, що виникають внаслідок змін навколишнього середовища, особливо тих, що стосуються реакцій на тропічні реакції. Однак механізми, що лежать в основі цих рухів, були описані різними авторами з тих пір і до теперішнього часу.

Типи

Рослина може отримувати велику різноманітність подразників, на які це може викликати велику різноманітність реакцій. Класифікація різних настічних рухів була зроблена переважно на основі характеру стимулів, однак науковий опис механізмів реагування представляє багато неоднозначностей.

Серед найвідоміших типів настей:

• Ніктинастія : коли листя деяких видів бобових рослин протягом дня повністю розширюються і вночі складаються або закриваються.
• Тигмонастія / Сейсмонастія : рухи, що виникають внаслідок подразників при прямому фізичному контакті з певними органами деяких видів.
• Термонастія : оборотні рухи, залежні від теплових коливань.
• Фотонастія : вважається особливим видом фототропізму; листя деяких видів в умовах високої інтенсивності світла можуть розташовуватися паралельно падінню світла.
• Епінастія та гіпонастія : це позакореневі рухи, які мають деякі види в умовах надзвичайної вологості в коренях або високої концентрації солі в ґрунті. Епінастія пов'язана з перебільшеним ростом адаксіальної області, тоді як гіпонастія стосується зростання абаксиальної області листової пластинки.
• Гідронастія : рух певних рослинних органів, що залежить від гідричних подразників.
• Хіміонастія : реакція на рух, пов'язана з градієнтами концентрації деяких хімічних речовин. Деякі автори посилаються скоріше на внутрішні рухи та сигнальні шляхи.
• Гравінастія / Геонастія : оборотний тимчасовий рух деяких рослин у відповідь на гравітаційні подразники.

Особливості та приклади

Багато існування рухів настилу залежать від існування певного органу: пульвінуло. М’якоть - це спеціалізовані рухові органи, розташовані біля основи черешків простих листків, а черешки та листочки у складених листках.

Анатомічно кажучи, вони складаються з центрального циліндра, оточеного шарами колленхіми, і рухової коркової зони, яка має паренхіматозні клітини, чутливі до змін розмірів і форми.

Клітини пульвінулярної кори, що змінюються за розміром і формою, відомі як рухові клітини, серед яких - моторики розгиначів і згиначів. Зазвичай рух цих залежать від змін тургору внаслідок потрапляння та / або виходу води з протопласта.

Нижче наведено короткий опис настей, випадки яких можна вважати класичними прикладами.

Ніктинастії або "рухи сну" рослин

Спочатку вони були виявлені в Mimosa pudica і дуже поширені в бобових. Вони мають відношення до "ритмічного" руху листя, які закриваються вночі і повністю розширюються вдень. Найбільш дослідженими були Albizzia julibrissim, A. lophantha, Samanea saman, Robinia pseudoacacia та Phaseolus coccineus.

Це явище добре відомо в рослинах і вважається, що воно має адаптаційні причини: розширення листових листків протягом дня дозволяє захоплювати максимум світлової енергії під час впливу сонця, тоді як закриття вночі прагне уникнути втрати калорій. важливий.

Коли листя розширено, пухирці знаходяться в горизонтальному положенні (добові), а коли вони закриті, вони мають форму "U" (нічна), або це пов'язано зі збільшенням тургору в клітинах-розгиначах під час розкриття та збільшенням тургор у клітинах згиначів під час закриття.

Графічний опис ніктинастичного руху (Charles Darwin, LL.D., FRS за підтримки Френсіса Дарвіна, через Wikimedia Commons)

Такі зміни тургору відбуваються внаслідок руху води, що залежить від внутрішньоклітинного руху іонів, таких як K + і Cl-, малат та інші аніони.

К + потрапляє в рухові клітини за рахунок збільшення негативного заряду на внутрішній грані цитоплазматичної мембрани, що досягається завдяки дії АТФаз, відповідальних за витіснення протонів з цитоплазми.

Втрата тургору відбувається через інактивацію протонного насоса, який деполяризує мембрану та активує калієві канали, сприяючи виходу цього іона в бік апопласту.

Ці рухи залежать від дії фоторецепторів, що складаються з фітохромів, оскільки експерименти показали, що тривале випромінювання стимулює розкриття листя.

Ніктинастичний рух має певну «ритмічність», оскільки рослини, що зазнають постійної темряви, представляють ці рухи кожні 24 години, тому своєрідний «біологічний годинник» повинен брати участь у регуляції змін тургору в рухових клітинах пульвінулів.

Тигмонастії або рухи дотику

Один з найпопулярніших відгуків тигмонастики в літературі - той, який представлений рослиною м’ясоїдної рослини Dionaea muscipula або «Венерова мухоловка», де комахи потрапляють у її навісні дволопатеві листя.

Коли комаха піднімається до вентральної поверхні листка і стикається з трьома делікатними волосками, які викликають рухову реакцію, генеруються міжклітинні електричні сигнали і ініціюють диференціальне подовження клітин у кожній частці листка, що призводить до закриття "Обдурити" менше ніж за секунду.

Мухомірка диноаеї, мухоловка Венери (мухоловка Венери) (Джерело: pixabay.com/)

М’яниця дає D. muscipula достатню кількість азоту, щоб вижити, тому ці рослини можуть без проблем осідати на ґрунтах, бідних цим мінералом. Важливо зазначити, що цей рух є дуже специфічним, це означає, що подразники, такі як краплі дощу або сильний вітер, не спровокують закриття часточок.

Ще одна м’ясоїдна рослина, Drosera rotundifolia, має сотні слизистих щупалець на поверхні своїх видозмінених листя, привертаючи увагу сотень потенційної здобичі, які потрапляють у пастку слизових «щупалець».

Чуттєві щупальця виявляють наявність здобичі, а сусідні щупальця нахиляються у напрямку до стимульованого, утворюючи чашоподібну пастку, яка захоплює комаху всередині.

Вважається, що відбувається диференціальне зростання, яке контролюється змінами рівня ауксину, оскільки додавання екзогенних ауксинів викликає закриття листя, а додаючи блокатори транспорту того самого гормону, рух гальмується.

Mimosa pudica також є головним героєм найкраще описаних тигмонастичних рухів. Дотик до одного з його листочків сприяє негайному закриттю складеного листя.

Вважається, що ця реакція на тактильні подразники може служити відлякуванням можливих хижаків або як захисний механізм, що дозволяє оголити їх оборонні колючки.

Згинання листя залежить від зміни тургору. Пульвінули в цьому випадку втрачають тургор, конкретно, клітини-згиначі розтягуються у відповідь на втрату об’єму клітин-розгиначів.

Мімоза пудіка або "чутлива рослина" (Джерело: pixabay.com/)

Зміна обсягу відбувається через викид сахарози у флоему, який змушує осмотичний транспорт води та пасивний транспорт іонів калію та хлору.

Електрохімічний градієнт також утворюється в цьому русі завдяки участі протонних насосів в мембрані (АТФази). Серед інших факторів, зокрема, беруть участь фактори росту, цитоскелет та актинові нитки.

Термонастії

Це було докладно описано в квітках та тюльпанах крокусів. Він виникає через диференціальний ріст на протилежних сторонах пелюсток, які реагують на тепловий подразник, а не через зміни тургору. Різниця у відповіді виникає, оскільки обидві сторони органу мають оптимальний ріст при дуже різних температурах.

Квіти крокуса (Джерело: pixabay.com/)

Під час цього руху не відбуваються значні зміни в осмотичних, рН або значеннях проникності протопластів. Помічено також значне збільшення внутрішньоклітинного СО2, що, як видається, є фактором, який сенсибілізує тканини до змін температури.

Закриті тюльпани (Джерело: pixabay.com/)

Цей рух не залежить від інтенсивності світла і суворо залежить від підвищення температури. Конвенція між різними авторами полягає в тому, що для спостереження за переміщенням квіток тепловий перепад повинен бути від 0,2 до 0,5 ° С. Падіння температури такої ж величини спричиняє її закриття.

Список літератури

1. Azcón-Bieto, J., & Talón, M. (2008). Основи фізіології рослин (2-е видання). Мадрид: Іспанія McGraw-Hill Interamericana.
2. Брам, Дж. (2005). На дотик: реакції рослин на механічні подразники. Новий фітолог, 165, 373–389.
3. Браунер, Л. (1954). Тропізми і настичні рухи. Ану. Преподобний завод. Фізіол. , 5, 163-182.
4. Браун, AH, Chapman, DK, і Liu, SWW (1974). Порівняння епінастії листя, викликаної невагомістю або обертанням кліностату. Біознавство, 24 (9), 518–520.
5. Дубец, С. (1969). Незвичайний фотонастизм, викликаний посухою на Phaseolus vulgaris. Канадський журнал ботаніки, 47, 1640–1641.
6. Dumais, J., & Forterre, Y. (2012). "Динаміка овочів": роль води у рухах рослин. Ану. Преподобна рідина Мех. , 44, 453-478.
7. Енріт, JT (1982). Сонні рухи листя: На захист інтерпретації Дарвіна. Екологія, 54 (2), 253–259.
8. Есмон, Каліфорнія, Pedmale, U. V, & Liscum, E. (2005). Рослинні тропізми: забезпечення сили руху для сидячого організму. Інт. J. Dev. Biol., 49, 665-674.
9. Firn, RD, & Myers, AB (1989). Рухи рослин, викликані диференційованим зростанням - єдністю різноманітності механізмів? Екологічна та експериментальна ботаніка, 29, 47–55.
10. Го, Q., Дай, Е., Хань, X., Сі, С., Чао, Е., і Чен, Z. (2015). Швидкий рухомий рух рослин і біоінспірованих структур. Інтерфейс JR Soc., 12.
11. Hayes, AB та Lippincott, JA (1976). Зростання та гравітаційна реакція у розвитку гіпонастії листових лез. Американський журнал ботаніки, 63 (4), 383–387.
12. Koukkari, WL, & Hillman, WS (1968). Пульвіні як фоторецептори у впливі фітохрому на ніктінастію в Albizzia julibrissin. Фізіологія рослин, 43 (5), 698–704.
13. Sandalio, LM, Rodríguez-Serrano, M., & Romero-Puertas, MC (2016). Листкова епінастія та ауксин: біохімічний та молекулярний огляд. Наука про рослини. Elsevier Ireland Ltd.
14. Schildknecht, H. (1983). Тургорини, гормони ендогенних добових ритмів вищих організованих рослин - виявлення, виділення, структура, синтез та активність. Angewandte Chemie International Edition англійською мовою, 22 (9), 695–710.
15. Ueda, M., Takada, N., & Yamamura, S. (2001). Молекулярний підхід до ніктинастичного руху рослини, керований біологічним годинником. Міжнародний журнал молекулярних наук, 2 (4), 156–164.
16. Вуд, WML (1953). Термонастія в квітках тюльпанів і крокусів. Журнал експериментальної ботаніки, 4 (10), 65–77.