O que é geotropismo ou gravitropismo?

O geotropismo é a influência da gravidade sobre a circulação de plantas. Geotropismo vem das palavras “geo”, que significa terra, e “tropismo”, que significa movimento causado por um estímulo (Öpik & Rolfe, 2005).

Nesse caso, o estímulo é a gravidade e o que se move é a planta. Como o estímulo é a gravidade, esse processo também é conhecido como gravitropismo (Chen, Rosen & Masson, 1999; Hangarter, 1997).

O que é geotropismo ou gravitropismo? 1

Por muitos anos, esse fenômeno despertou a curiosidade dos cientistas, que investigaram como esse movimento ocorre nas plantas.Muitos estudos mostraram que diferentes áreas da planta crescem em direções opostas (Chen et al., 1999; Morita, 2010; Toyota & Gilroy, 2013).

Observou-se que a força da gravidade desempenha papel fundamental na orientação das partes de uma planta: a parte superior, formada pelo caule e pelas folhas, cresce para cima (gravitropismo negativo), enquanto a zona inferior, constituída pela raízes, cresce na direção da gravidade (gravitropismo positivo) (Hangarter, 1997).

Esses movimentos mediados pela gravidade garantem que as plantas desempenhem suas funções adequadamente.

A parte superior é orientada para a luz solar para realizar a fotossíntese, e a parte inferior é orientada para o fundo da terra, de modo que as raízes possam alcançar a água e os nutrientes necessários para o seu desenvolvimento (Chen et al., 1999 )

Como ocorre o geotropismo?

As plantas são extremamente sensíveis ao meio ambiente, elas podem influenciar seu crescimento com base nos sinais que percebem, por exemplo: luz, gravidade, toque, nutrientes e água (Wolverton, Paya, & Toska, 2011).

O geotropismo é um fenômeno que ocorre em três fases:

  1. Detecção : a percepção da gravidade é realizada por células especializadas chamadas estatocistos.

  2. Transdução e transmissão : o estímulo físico da gravidade é convertido em um sinal bioquímico que é transmitido para outras células da planta.

  3. Resposta : as células receptoras crescem de tal maneira que é gerada uma curvatura que altera a orientação do órgão. Assim, as raízes crescem e caem, independentemente da orientação da planta (Masson et al., 2002; Toyota & Gilroy, 2013).

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Figura 1. Exemplo de geotropismo em uma planta. Observe a diferença na orientação das raízes e do caule. Edição: Katherine Briceño.

Geotropismo de raiz

O fenômeno da inclinação da raiz em direção à gravidade foi estudado pela primeira vez há muitos anos. No famoso livro ” O poder do movimento nas plantas, Charles Darwin relatou que as raízes das plantas tendem a crescer em direção à gravidade (Ge & Chen, 2016).

A gravidade é detectada na ponta da raiz e essas informações são transmitidas para a zona de alongamento, para manter a direção do crescimento.

Se houver mudanças de orientação em relação ao campo de gravidade, as células respondem mudando de tamanho, de modo que a ponta da raiz continue a crescer na mesma direção da gravidade, apresentando geotropismo positivo (Sato, Hijazi, Bennett, Vissenberg e Swarup). , 2017; Wolverton et al., 2011).

Darwin e Ciesielski demonstraram que havia uma estrutura na ponta das raízes necessária para que o geotropismo ocorresse, eles chamaram essa estrutura de “tampa”.

Eles postularam que a tampa era responsável por detectar mudanças na orientação das raízes, com relação à força da gravidade (Chen et al., 1999).

Estudos posteriores mostraram que na tampa existem células especiais que se depositam na direção da gravidade, essas células são chamadas de estatocistos.

Os estatocistos contêm estruturas parecidas com pedras, chamados amiloplastos porque estão cheios de amido. Os amiloplastos, por serem muito densos, assentam-se exatamente na ponta das raízes (Chen et al., 1999; Sato et al., 2017; Wolverton et al., 2011).

De estudos recentes de biologia celular e molecular, a compreensão do mecanismo que governa o geotropismo radicular foi aprimorada.

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Foi demonstrado que esse processo requer o transporte de um hormônio do crescimento chamado auxina, que é conhecido como transporte polar de auxina (Chen et al., 1999; Sato et al., 2017).

Isso foi descrito na década de 1920 no modelo Cholodny-Went, que propõe que as curvaturas do crescimento são devidas a uma distribuição desigual de auxinas (Öpik & Rolfe, 2005).

Geotropismo da haste

Um mecanismo semelhante ocorre nos caules das plantas, com a diferença de que suas células respondem diferentemente à auxina.

Em brotos de caule, o aumento na concentração local de auxina promove a expansão celular; o oposto ocorre com as células-raiz (Morita, 2010; Taiz & Zeiger, 2002).

A sensibilidade diferencial à auxina ajuda a explicar a observação original de Darwin de que as hastes e as raízes respondem opostas à gravidade. Nas raízes e nos caules, a auxina se acumula na direção da gravidade, no lado inferior.

A diferença é que as células-tronco respondem de maneira oposta às células-raiz (Chen et al., 1999; Masson et al., 2002).

Nas raízes, a expansão celular no lado inferior é inibida e a curvatura em direção à gravidade é gerada (gravitropismo positivo).

Nas hastes, a auxina também se acumula no lado inferior, no entanto, a expansão celular aumenta e resulta em curvatura do caule na direção oposta à gravidade (gravitropismo negativo) (Hangarter, 1997; Morita, 2010; Taiz & Zeiger, 2002).

Referências

  1. Chen, R., Rosen, E., & Masson, PH (1999). Gravitropismo em plantas superiores. Plant Physiology, 120, 343-350.
  2. Ge, L. & Chen, R. (2016). Gravitropismo negativo nas raízes das plantas. Nature Plants, 155, 17–20.
  3. Hangarter, RP (1997). Gravidade, luz e forma da planta. Plant, Cell and Environment, 20, 796–800.
  4. Masson, PH, Tasaka, M., Morita, MT, Guan, C., Chen, R., Masson, PH, … Chen, R. (2002). Arabidopsis thaliana: um modelo para o estudo do gravitropismo de raiz e brotamento (pp. 1-24).
  5. Morita, MT (2010). Sensor de Gravidade Direcional no Gravitropismo. Revisão Anual de Plant Biology, 61, 705-720.
  6. Öpik, H. & Rolfe, S. (2005). A fisiologia das plantas com flores. (CU Press, Ed.) (4ª ed.).
  7. Sato, EM, Hijazi, H., Bennett, MJ, Vissenberg, K. e Swarup, R. (2017). Novas idéias sobre a sinalização gravitrópica da raiz. Journal of Experimental Botany, 66 (8), 2155-2165.
  8. Taiz, L. e Zeiger, E. (2002). Plant Physiology (3a ed.). Sinauer Associates.
  9. Toyota, M. & Gilroy, S. (2013). Gravitropismo e sinalização mecânica em plantas. American Journal of Botany, 100 (1), 111-125.
  10. Wolverton, C., Paya, AM, & Toska, J. (2011). O ângulo da cobertura radicular e a taxa de resposta gravitrópica são desacoplados no mutante Arabidopsis pgm-1. Physiology Plantarum, 141, 373-382.

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