NASTIAS: TYPY, VLASTNOSTI A PRÍKLADY - BIOLÓGIE - 2025

Tieto nasties , nastismos alebo Nastia sú formou pohybu rastlín získaných z vnímania vonkajšieho podnetu, a to spôsobom, ale kde je smer výsledného pohybu je nezávislý na vnímané stimulu. Vyskytujú sa prakticky vo všetkých rastlinných orgánoch: listy, stonky a konáre, kvety, úponky a korene.

Medzi mechanizmy, ktoré sa rastliny musia prispôsobiť prostrediu, ktoré ich obklopuje, sú niektoré formy pohybov, ktoré, reverzibilne alebo ireverzibilne, vyplývajú z vnímania svetelných, tepelných, chemických, vodných, hmatových, gravitačných stimulov, produktu rán spôsobených býložravcami. pri kŕmení okrem iného.

Mäsožravá rastlina Drosera rotundifolia (Zdroj: pixabay.com/)

Pohyb rastlín sa tradične delí na dva typy: tropismy a nastie. Tropisy sú na rozdiel od nastias funkčne definované ako pohyby alebo rastové reakcie rastlinných orgánov na fyzické podnety a priamo súvisia so smerom, v ktorom sú vnímané.

Náchy a tropisy môžu byť dôsledkom pohybov spôsobených rastom alebo zmenami v bunkách pohybujúceho sa orgánu, takže niektoré pohyby môžu byť považované za reverzibilné a iné podľa možnosti nevratné.

Charles Darwin vo svojej práci z roku 1881 - Sila pohybu v rastlinách - opísala pohyby rastlín vyplývajúce zo zmien životného prostredia, najmä tých, ktoré sa týkali tropických reakcií. Mechanizmy, ktoré sú základom týchto pohybov, však opísali rôzni autori od tej doby až do súčasnosti.

druhy

Rastlina môže dostať veľkú rozmanitosť stimulov, pre ktoré môže vyvolať veľké množstvo odpovedí. Klasifikácia rôznych nastických pohybov sa uskutočnila hlavne na základe povahy stimulov, vedecký opis mechanizmov reakcie však predstavuje mnoho nejasností.

Medzi najznámejšie typy nastias patria:

• Nictinastia : keď listy niektorých druhov strukovín počas dňa úplne expandujú a v noci prechádzajú alebo zatvárajú.
• Thigmonastia / Seismonastia : pohyby, ktoré sú výsledkom stimulov priamym fyzickým kontaktom s niektorými orgánmi niektorých druhov.
• Thermonastia : reverzibilné pohyby v závislosti od teplotných výkyvov.
• Fotonastia : považuje sa za špeciálny typ fototropismu; listy niektorých druhov v podmienkach vysokej intenzity svetla môžu byť usporiadané paralelne s dopadom svetla.
• Epinastia a hyponastia : sú to pohyby listov, ktoré majú niektoré druhy z dôvodu extrémnej vlhkosti v koreňoch alebo vysokej koncentrácie soli v pôde. Epinasty súvisí s prehnaným rastom adaxiálnej oblasti, zatiaľ čo hyponastia sa vzťahuje na rast abaxiálnej oblasti listu listu.
• Hydronastia : pohyb určitých rastlinných orgánov, ktorý závisí od hydrických stimulov.
• Chemionastia : reakcia na pohyb súvisiaca s gradientom koncentrácie niektorých chemických látok. Niektorí autori odkazujú skôr na vnútorné pohyby a signalizačné dráhy.
• Gravinastia / Geonastia : reverzibilný dočasný pohyb niektorých rastlín ako reakcia na gravitačné stimuly.

Funkcie a príklady

Mnohé zo škaredých pohybov závisia od existencie konkrétneho orgánu: pulvínulo. Pulvinuly sú špecializované motorické orgány umiestnené na spodnej strane stopiek jednoduchých listov a stopiek a lístkov v zložených listoch.

Anatomicky sú zložené z centrálneho valca, obklopeného vrstvami kollenchymy a motorickej kortikálnej zóny, ktorá má parenchymálne bunky, ktoré sú citlivé na zmeny vo veľkosti a tvare.

Bunky pulvinulárnej kôry, ktoré sa menia veľkosťou a tvarom, sú známe ako motorické bunky, medzi ktorými sú motorické bunky extensor a flexor. Ich pohyb zvyčajne závisí od zmien v turgore v dôsledku vstupu a / alebo výstupu vody z protoplastu.

Nižšie je uvedený stručný popis situácií, ktorých prípady by sa mohli považovať za klasické príklady.

Nictinastie alebo „spánkové pohyby“ rastlín

Pôvodne boli objavené v Mimosa pudica a sú veľmi bežné u strukovín. Týka sa to „rytmického“ pohybu listov, ktoré sa v noci zatvárajú a počas dňa sa úplne rozširujú. Najčastejšie študovanými boli Albizzia julibrissim, A. lophantha, Samanea saman, Robinia pseudoacacia a Phaseolus coccineus.

Tento jav je dobre známy v rastlinách a predpokladá sa, že má adaptívne dôvody: rozšírenie listových listov počas dňa umožňuje zachytiť maximum svetelnej energie počas slnečného žiarenia, zatiaľ čo uzáver v noci sa snaží zabrániť strate kalórií. dôležité.

Keď sú listy rozšírené, sú pulvinuly vo vodorovnej polohe (denné) a keď sú zatvorené, majú tvar „U“ (nočné), alebo to súvisí so zvýšením turgoru v extenzorových bunkách počas otvárania a so zvýšením chirurgický zákrok v flexorových bunkách počas uzatvárania.

Grafický popis nictinastického hnutia (Charles Darwin, LL.D., FRS za pomoci Francis Darwin, prostredníctvom Wikimedia Commons)

Takéto zmeny v pľúcach sa vyskytujú v dôsledku pohybu vody, ktorý závisí od vnútrobunkového pohybu iónov, ako sú K + a Cl-, malát a ďalšie anióny.

K + vstupuje do motorických buniek zvýšením záporného náboja na vnútornej strane cytoplazmatickej membrány, čo sa dosahuje pôsobením ATPáz zodpovedných za vylúčenie protónov z cytoplazmy.

Strata turgoru nastáva v dôsledku inaktivácie protónovej pumpy, ktorá depolarizuje membránu a aktivuje draslíkové kanály, čím podporuje výstup tohto iónu smerom k apoplastu.

Tieto pohyby závisia od pôsobenia fotoreceptorov zložených z fytochrómov, pretože experimenty ukázali, že predĺžené žiarenie stimuluje otváranie listov.

Niktinastický pohyb má určitú „rytmicitu“, pretože rastliny, ktoré sú vystavené trvalej tme, tieto pohyby vykazujú každých 24 hodín, takže sa na regulácii zmien v pulzinele motorických buniek musí podieľať určitý druh „biologických hodín“.

Thigmonasties alebo dotykové pohyby

Jednou z najobľúbenejších tigmonastických reakcií v literatúre je reakcia, ktorú predstavuje mäsožravá rastlina Dionaea muscipula alebo „Venuša muchotrávka“, kde je hmyz uväznený vo svojich sklopných dvojlistých listoch.

Keď hmyz stúpa smerom k ventrálnemu povrchu listu a narazí na tri jemné chĺpky, ktoré spúšťajú motorickú odpoveď, generujú sa medzibunkové elektrické signály a iniciuje diferenciálne predĺženie buniek v každom laloku listu, čo vedie k uzavretiu "Cheat" za menej ako sekundu.

Dinoaea muscipula, flytrap Venuša (Zdroj: pixabay.com/)

Šelma dáva D. muscipula dostatok dusíka na prežitie, takže sa tieto rastliny môžu bez problémov usadiť v pôdach chudobných na tento minerál. Je dôležité poznamenať, že tento pohyb je veľmi špecifický, čo znamená, že stimuly, ako sú dažďové kvapky alebo silný vietor, nespúšťajú zatváranie lalokov.

Ďalšia mäsožravá rastlina, Drosera rotundifolia, má na povrchu svojich upravených listov stovky slizovitých chápadiel, ktoré priťahujú pozornosť stoviek potenciálnych koristi, ktoré sa zachytia v slizoch „chápadiel“.

Zmyslové chápadlá detekujú prítomnosť koristi a susedné chápadlá sa ohýbajú smerom k stimulovanej chlopni, čím vytvárajú pohár v tvare pohára, ktorý zachytáva hmyz vo vnútri.

Predpokladá sa, že dôjde k diferenciálnemu rastu, ktorý je riadený zmenami v hladinách auxínu, pretože pridanie exogénnych auxínov spúšťa zatváranie listov a pridaním blokátorov transportu toho istého hormónu je pohyb inhibovaný.

Mimosa pudica je tiež hlavnou postavou najlepšie opísaných tigmonastických hnutí. Dotyk jedného z jeho letákov podporuje okamžité uzavretie zložených listov.

Predpokladá sa, že táto reakcia na hmatové stimuly môže slúžiť na odradenie možných predátorov alebo ako obranný mechanizmus, ktorý umožňuje vystavenie ich obranných chrbtíc.

Skladanie listov závisí od zmien v turgore. Pulviny v tomto prípade strácajú turgor, konkrétne sa flexorové bunky napínajú v reakcii na stratu objemu extensorových buniek.

Mimosa pudica alebo „citlivá rastlina“ (Zdroj: pixabay.com/)

Zmena objemu nastáva v dôsledku vypustenia sacharózy do fému, ktorý núti osmotický transport vody a pasívny transport draslíkových a chlórových iónov.

Pri tomto pohybe sa tiež vytvára elektrochemický gradient vďaka účasti protónových púmp v membráne (ATPázy). Zahrnuté sú okrem iného rastové faktory, cytoskelet a aktínové vlákna.

Thermonasties

To bolo podrobne v Crocus kvety a tulipány. Vyskytuje sa v dôsledku rozdielneho rastu na opačných stranách lístkov, ktoré reagujú na tepelný stimul a nie v dôsledku zmien v turgore. Rozdiel v reakcii nastáva, pretože obe strany orgánu majú optimálny rast pri veľmi rozdielnych teplotách.

Crocus flowers (Zdroj: pixabay.com/)

Počas tohto pohybu nenastávajú žiadne významné zmeny v osmotických, pH alebo permeabilných hodnotách protoplastov. Pozorovalo sa tiež významné zvýšenie intracelulárneho CO2, čo sa javí ako faktor, ktorý senzibilizuje tkanivá na zmeny teploty.

Zatvorené tulipány (Zdroj: pixabay.com/)

Tento pohyb je nezávislý od intenzity svetla a je prísne závislý od zvýšenia teploty. Medzi rôznymi autormi je obvyklé, že teplotné kolísanie musí byť medzi 0,2 ° C a 0,5 ° C, aby sa pozoroval pohyb kvetov. Pokles teploty rovnakej veľkosti spôsobuje jej uzavretie.

Referencie

1. Azcón-Bieto, J. a Talón, M. (2008). Základy fyziologie rastlín (2. vydanie). Madrid: Španielska spoločnosť McGraw-Hill Interamericana.
2. Braam, J. (2005). V kontakte: reakcie rastlín na mechanické podnety. New Phytologist, 165, 373 - 389.
3. Brauner, L. (1954). Tropismy a hnutia Nastic. Annu. Plant. Physiol. 5, 163 až 182.
4. Brown, AH, Chapman, DK, a Liu, SWW (1974). Porovnanie epinasty listov vyvolanej beztiažovým stavom alebo rotáciou klinostatu. Bioscience, 24 (9), 518 - 520.
5. Dubetz, S. (1969). Nezvyčajný fotonastizmus vyvolaný suchom v Phaseolus vulgaris. Canadian Journal of Botany, 47, 1640 - 1641.
6. Dumais, J., & Forterre, Y. (2012). „Rastlinná dynamika“: Úloha vody v pohybe rastlín. Annu. Fluid Mech. , 44, 453 - 478.
7. Enright, JT (1982). Spánkové pohyby listov: Na obranu Darwinovej interpretácie. Oecologia, 54 (2), 253 - 259.
8. Esmon, CA, Pedmale, U. V, a Liscum, E. (2005). Tropizmy rastlín: poskytovanie sily pohybu sediaciemu organizmu. Int. J. Dev. Biol., 49, 665-674.
9. Firn, RD, a Myers, AB (1989). Pohyby rastlín spôsobené diferenciálnym rastom - jednota rozmanitosti mechanizmov? Environmentálna a experimentálna botanika, 29, 47–55.
10. Guo, Q., Dai, E., Han, X., Xie, S., Chao, E., & Chen, Z. (2015). Rýchly rastúci pohyb rastlín a bioinšpirovaných štruktúr. JR Soc. Interface, 12.
11. Hayes, AB, a Lippincott, JA (1976). Rast a gravitačná reakcia pri vývoji Hyponasty listov. American Journal of Botany, 63 (4), 383 - 387.
12. Koukkari, WL a Hillman, WS (1968). Pulvini ako fotoreceptory fytochrómového účinku na nyktinasty v julibrissíne Albizzia. Plant Physiology, 43 (5), 698 - 704.
13. Sandalio, LM, Rodríguez-Serrano, M., a Romero-Puertas, MC (2016). Listová epinastia a auxín: biochemický a molekulárny prehľad. Plant Science. Elsevier Ireland Ltd.
14. Schildknecht, H. (1983). Turgoríny, hormóny endogénnych denných rytmov detekcie vyšších organizovaných rastlín, izolácia, štruktúra, syntéza a aktivita. Angewandte Chemie International Edition v angličtine, 22 (9), 695–710.
15. Ueda, M., Takada, N., & Yamamura, S. (2001). Molekulárny prístup k nyktinastickému pohybu rastliny riadený biologickými hodinami. International Journal of Molecular Sciences, 2 (4), 156–164.
16. Wood, WML (1953). Thermonasty v Tulip a Crocus Flowers. Journal of Experimental Botany, 4 (10), 65–77.