Геотропизм у растений

Геотропизм заключается в изгибе корня по на­правлению действия силы тяжести (положительный геотропизм), а стебля в противоположном направлении (отрицательный геотропизм). Если пере­вернуть проросток корнем вверх, а стеблем вниз, то через небольшой про­межуток времени корень изогнется вниз, а стебель вверх, т. е. они примут нормальное для себя положение. Совершенно ясно, что если бы растения не обладали такой способностью, то должны были бы погибать в массовом ко­личестве. Очевидно, в процессе естественного отбора сохранились лишь рас­тения, выработавшие в себе эту способность. Вернее будет сказать, что са­мо образование стебля и корня стало возможным лишь благодаря наличию геотропической реакции, возникшей, очевидно, вместе с образованием дан­ных органов, а может быть, и еще раньше, так как многие водоросли обла­дают отрицательным геотропизмом.

В понимании геотропизма до середины XX века царила гипотеза Холодно­го—Вента, объяснявшая следующим образом неравномерный рост стеб­ля и корня. Авторы этой теории считают, что неравномерно распределяю­щийся ауксин вызывает различную реакцию стебля и корня. По их мнению, корень очень чувствителен к высокой концентрации ауксина, и те его концентрации, которые ускоряют рост стебля, замедляют рост корня. Поэтому нижняя поверхность корня, где скопляется больше ауксина, растет медлен­нее, и корень изгибается книзу, а у стебля, наоборот, быстрее, и он поэтому изгибается кверху.

Данное заключение авторы теории сделали на основании косвенных данных. Методика опытов Н. Г. Холодного была следующей. Для опытов срезались колеоптили кукурузы и прикладывались к корням люпина или кукурузы, у которых предварительно были отрезаны верхушки корня. В этих условиях колеоптили тормозили рост корней. На этом основании и бы­ло сделано заключение о том, что выделяемые точкой роста стебля ауксины тормозят рост корня и стимулируют рост стебля. Установленные авторами факты были вполне правильными, но заключение оказалось неверным. Дело в том, что колеоптиль выделяет очень большие количества ауксина, кото­рые уже тормозят рост корня. В непо­врежденных корнях, верхушки которых сами выделяют ауксин, все происхо­дит совершенно иным образом. Непо­средственные наблюдения за распреде­лением гетероауксина в стебле и кор­не ряда растений при геотропическом изгибе и при нормальном росте показа­ли наличие большого содержания гете­роауксина в тех местах, где наблюда­ется наиболее интенсивный рост. Для определения гетероауксина использо­вался микрохимический метод. Срезы растений обрабатывались раствором же­лезоаммиачных квасцов (0,5%) и серной кислотой (разбавленной до 25—50% по объему) и выдерживались в термостате при 40—50 °C. При наличии гетероаук­сина происходит розовато-фиолетовое окрашивание. При нормальном росте происходит равномерное распределение гетероауксина, а при геотропическом изгибе гетероауксин распределяется не­равномерно. Гетероауксина больше там, где происходит более интенсивный рост. При этом вопреки теории Холод­ного и в стебле и корне гетероауксин скопляется одинаково на той стороне, где идет более интенсивный рост (рис. 207).

Рис. 207. Распределение гетероаукси­на в стебле и корне у бобов (Vicia faba) при нормальном росте и при геотропическом изгибе: 1 — стебель; 2 — корень; а — при нор­мальном росте, б — при изгибе

Другим доказательством неравномерности роста при геотропическом изгибе является характер плазмолиза. При плазмолизе раствором сахаро­зы на поперечном разрезе стебля и корня в месте изгиба протоплазма ори­ентирована определенным образом, прилегая к той стороне клетки, где про­исходит больший рост. Здесь наблюдается большая оводненность плазмы и интенсивнее идут окислительные процессы, способствующие росту. При рав­номерном росте подобного ориентированного плазмолиза не наблюдается. Таков в общих чертах механизм процесса геотропического изгиба у расте­ний. Сразу же возникает вопрос, почему у стеблей более интенсивный рост при изгибе происходит на нижней стороне клеток, а у корней на верхней. Материал с сайта http://worldof.school

Очевидно, в процессе эволюции сохранились только те формы, у кото­рых под влиянием действия силы тяжести происходило различное распреде­ление протоплазмы в стебле и корне. Характер этого распределения у разных растений был, несомненно, неодинаков. У большинства растений под влиянием силы тяжести в стеблях плазма скопляется на нижней поверхности клеток, а у корней на верхней. При этом допущении сразу же станет ясным, что у обоих органов идет рост интенсивнее там, где больше скопляется прото­плазмы. При вертикальном росте протоплазма распределяется в клетке рав­номерно. Предлагаемая нами концепция гораздо проще и понятнее объяс­няет не только причину отрицательного геотропизма стебля и положитель­ного геотропизма корня, но и плагиотропный рост растительных организ­мов, т. е. рост, параллельный земной поверхности, особенно резко выражен­ный у корневищ многих растений. Таким образом, понять тропизмы расте­ния можно, только пользуясь историческим методом, значение которого так хорошо в свое время подчеркнул К. А. Тимирязев. Возникновение самого механизма изгиба (неравномерное распределение протоплазмы) можно по­нять, только учтя историческую и творческую роль отбора, а также и при­способительную реакцию растения к условиям существования и их изме­нениям, меняющим и природу самого растения.

На этой странице материал по темам:

• Геотропизм растений реферат