NASTIAS: TYPY, VLASTNOSTI A PŘÍKLADY - BIOLOGIE - 2025

Tyto nasties, nastismos nebo nastie jsou formou pohybu rostlin získaných z vnímání vnějšího podnětu, a to způsobem, ale kde je směr výsledného pohybu je nezávislý na vnímané stimulu. Vyskytují se prakticky ve všech rostlinných orgánech: listy, stonky a větve, květiny, úponky a kořeny.

Mezi mechanismy, které se rostliny musí přizpůsobit prostředí, které je obklopuje, jsou některé formy pohybů, které, reverzibilně nebo nevratně, vyplývají z vnímání světla, tepelného, ​​chemického, vody, hmatového, gravitačního podnětu, rány způsobené býložravci. při krmení mimo jiné.

Masožravá rostlina Drosera rotundifolia (Zdroj: pixabay.com/)

Pohyb v rostlinách je tradičně rozdělen do dvou typů: tropismy a nastie. Tropismy, na rozdíl od nastias, jsou funkčně definovány jako pohyby nebo růstové reakce rostlinných orgánů na fyzické podněty a přímo souvisí se směrem, kterým jsou vnímány.

Jak nastias, tak tropisms mohou být výsledkem pohybů kvůli růstu nebo změnám turgoru v buňkách pohybujícího se orgánu, takže některé pohyby by mohly být považovány za reverzibilní a jiné nevratné, podle případu.

Charles Darwin ve své práci z roku 1881 - Síla pohybu v rostlinách - popisuje pohyby rostlin v důsledku změn prostředí, zejména těch, které souvisejí s tropickými odezvami. Mechanismy, které jsou základem těchto pohybů, však od té doby až do současnosti popisují různí autoři.

Typy

Rostlina může přijímat velké množství podnětů, pro které může vyvolat velké množství odpovědí. Klasifikace různých nastických pohybů byla provedena hlavně na základě povahy podnětů, vědecký popis mechanismů reakce však přináší mnoho nejasností.

Mezi nejznámější typy nastias patří:

• Nictinastia: když se listy některých druhů luštěnin v průběhu dne zcela rozrůstají a v noci přehybují nebo zavírají.
• Thigmonastia / Seismonastia: pohyby, které jsou výsledkem podnětů přímým fyzickým kontaktem v určitých orgánech některých druhů.
• Thermonastia: reverzibilní pohyby závislé na teplotních výkyvech.
• Fotonastie: je považována za zvláštní druh fototropismu; listy některých druhů za podmínek vysoké intenzity světla mohou být uspořádány paralelně s dopadem světla.
• Epinastie a hyponastie: jedná se o pohyby listů, které některé druhy čelí podmínkám extrémní vlhkosti v kořenech nebo vysoké koncentraci soli v půdě. Epinasty má co do činění se zveličeným růstem adaxiální oblasti, zatímco hyponastie se týká růstu abaxiální oblasti listu listu.
• Hydronastie: pohyb určitých rostlinných orgánů, který závisí na hydrativních podnětech.
• Chemionastie: reakce na pohyb související s koncentračními gradienty některých chemických látek. Někteří autoři odkazují spíše na vnitřní pohyby a signální dráhy.
• Gravinastie / Geonastia: reverzibilní časový pohyb některých rostlin v reakci na gravitační podněty.

Funkce a příklady

Mnoho z nastických pohybů závisí na existenci konkrétního orgánu: pulvínulo. Pulvinules jsou specializované motorické orgány umístěné na spodní straně řapíku jednoduchých listů a řapíky a letáky ve složených listech.

Anatomicky vzato se skládají z centrálního válce obklopeného vrstvami kollenchymy a motorické kortikální zóny, která má parenchymální buňky, které jsou náchylné ke změnám ve velikosti a tvaru.

Buňky pulvinulární kůry, které se mění ve velikosti a tvaru, jsou známé jako motorické buňky, mezi nimiž jsou extensorové a flexorové motorické buňky. Jejich pohyb obvykle závisí na změnách turgoru v důsledku vstupu a / nebo výstupu vody z protoplastu.

Níže je uveden stručný popis nastias, jejichž případy lze považovat za klasické příklady.

Nictinastie nebo "spánkové pohyby" rostlin

Byly původně objeveny v Mimosa pudica a jsou velmi běžné u luštěnin. Musí se týkat „rytmického“ pohybu listů, které se v noci zavírají a během dne se plně rozšiřují. Nejstudovanějšími byli Albizzia julibrissim, A. lophantha, Samanea saman, Robinia pseudoacacia a Phaseolus coccineus.

Tento jev je u rostlin dobře známý a má se za to, že má adaptivní důvody: expanze listových listů během dne umožňuje zachycení maxima světelné energie během slunečního záření, zatímco uzavření v noci se snaží zabránit kalorickým ztrátám Důležité.

Když jsou listy roztaženy, jsou pulviny ve vodorovné poloze (jednodenní) a když jsou zavřené, mají tvar „U“ (noční), nebo to souvisí se zvýšením turgoru v extensorových buňkách během otevírání a se zvýšením turgor v flexorových buňkách během uzavření.

Grafický popis nictinastického hnutí (Charles Darwin, LL.D., FRS za pomoci Francis Darwina, přes Wikimedia Commons)

K takovým změnám turgoru dochází v důsledku pohybu vody, který závisí na intracelulárním pohybu iontů, jako jsou K + a Cl-, malát a další anionty.

K + vstupuje do motorických buněk zvýšením záporného náboje na vnitřní straně cytoplazmatické membrány, čehož je dosaženo působením ATPáz odpovědných za vytlačování protonů z cytoplazmy.

Ke ztrátě turgoru dochází v důsledku inaktivace protonové pumpy, která depolarizuje membránu a aktivuje draslíkové kanály, což podporuje výstup tohoto iontu směrem k apoplastu.

Tyto pohyby závisejí na působení fotoreceptorů složených z fytochromů, protože experimenty ukázaly, že prodloužené záření stimuluje otevírání listů.

Nictinastický pohyb má určitou „rytmicitu“, protože rostliny vystavené permanentní temnotě tyto pohyby vykazují každých 24 hodin, takže určitý druh „biologických hodin“ se musí podílet na regulaci změn turgoru v pulvinule motorických buňkách.

Thigmonasties nebo dotykové pohyby

Jednou z nejoblíbenějších tigmonastických odpovědí v literatuře je ta, která je prezentována masožravou rostlinou Dionaea muscipula nebo „Venušinou muchou“, kde je hmyz uvězněn v jeho zavěšených dvojlistých listech.

Když se hmyz vyšplhá na ventrální povrch listu a narazí na tři jemné chloupky, které spouštějí motorickou reakci, generují se mezibuněčné elektrické signály a iniciuje diferenciální prodloužení buněk v každém laloku listu, což má za následek uzavření "Cheat" za méně než sekundu.

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

Masožravec dává D. muscipula dostatek dusíku, aby přežil, takže se tyto rostliny mohou bez problémů usadit v půdách chudých v tomto minerálu. Je důležité si uvědomit, že tento pohyb je velmi specifický, což znamená, že podněty, jako jsou dešťové kapky nebo silný vítr, nespouštějí uzavření laloků.

Další masožravá rostlina, Drosera rotundifolia, má na povrchu svých upravených listů stovky slizovitých chapadel, které přitahují pozornost stovek potenciálních kořistí, které se zachytí v slizech „chapadel“.

Senzorické chapadla detekují přítomnost kořisti a sousední chapadla se ohýbají směrem k stimulované, čímž vytvářejí past ve tvaru pohárku, který uvnitř zachycuje hmyz.

Má se za to, že dochází k diferenciálnímu růstu, který je řízen změnami v hladinách auxinů, protože přidání exogenních auxinů způsobuje uzavření listů a přidáním blokátorů transportu stejného hormonu je pohyb potlačen.

Mimosa pudica je také hlavní postavou nejlépe popsaných tigmonastických pohybů. Dotyk jednoho z letáků podporuje okamžité uzavření složených listů.

Předpokládá se, že tato reakce na hmatové podněty může sloužit k oddělování možných predátorů nebo jako obranný mechanismus, který umožňuje expozici jejich obranných páteří.

Skládání listů závisí na změnách v turgoru. Pulviny v tomto případě ztratí turgor, konkrétně se flexorové buňky protahují v reakci na ztrátu objemu extensorových buněk.

Mimosa pudica nebo „citlivá rostlina“ (Zdroj: pixabay.com/)

Ke změnám objemu dochází v důsledku vypouštění sacharózy do kmene, který nutí osmotický transport vody a pasivní transport iontů draslíku a chloru.

Elektrochemický gradient je také generován v tomto pohybu díky účasti protonových pump v membráně (ATPázy). Jedná se mimo jiné o růstové faktory, cytoskeletová a aktinová vlákna.

Thermonasties

To bylo podrobně v Crocus květiny a tulipány. Vyskytuje se v důsledku rozdílného růstu na opačných stranách okvětních lístků, které reagují na tepelný stimul a nikoli v důsledku změn v turgoru. Rozdíl v odezvě nastává, protože obě strany orgánu mají optimální růst při velmi rozdílných teplotách.

Crocus květiny (Zdroj: pixabay.com/)

Během tohoto pohybu nenastávají žádné významné změny v osmotických, pH nebo permeabilních hodnot protoplastů. Bylo také pozorováno významné zvýšení intracelulárního CO2, což se zdá být faktorem, který senzibilizuje tkáně na změny teploty.

Uzavřené tulipány (Zdroj: pixabay.com/)

Tento pohyb je nezávislý na intenzitě světla a je přísně závislý na zvýšení teploty. Konvence mezi různými autory je taková, že teplotní kolísání musí být mezi 0,2 ° C a 0,5 ° C, aby bylo možné pozorovat pohyb květů. Pokles teploty stejné velikosti způsobí jeho uzavření.

Reference

1. Azcón-Bieto, J., & Talón, M. (2008). Základy fyziologie rostlin (2. vydání). Madrid: McGraw-Hill Interamericana Španělska.
2. Braam, J. (2005). V kontaktu: reakce rostlin na mechanické podněty. Nový fytolog, 165, 373–389.
3. Brauner, L. (1954). Tropismy a hnutí nastic. Annu. Plant. Physiol. 5, 163 až 182.
4. Brown, AH, Chapman, DK, a Liu, SWW (1974). Srovnání epizody listů vyvolané beztíže a rotací klinostatu. Bioscience, 24 (9), 518–520.
5. Dubetz, S. (1969). Neobvyklý fotonastismus vyvolaný suchem v Phaseolus vulgaris. Canadian Journal of Botanany, 47, 1640–1641.
6. Dumais, J., & Forterre, Y. (2012). "Vegetable Dynamics": Role vody v pohybech rostlin. Annu. Fluid Mech., 44, 453-478.
7. Enright, JT (1982). Spánkové pohyby listů: Na obranu Darwinovy ​​interpretace. Oecologia, 54 (2), 253–259.
8. Esmon, CA, Pedmale, U. V a Liscum, E. (2005). Tropisy rostlin: poskytnutí síly pohybu přisedlému organismu. Int. J. Dev. Biol., 49, 665-674.
9. Firn, RD, a Myers, AB (1989). Pohyby rostlin způsobené rozdílným růstem - jednota rozmanitosti mechanismů? Environmentální a experimentální botanika, 29, 47–55.
10. Guo, Q., Dai, E., Han, X., Xie, S., Chao, E., & Chen, Z. (2015). Rychlý nastický pohyb rostlin a bioinspirovaných struktur. JR Soc. Interface, 12.
11. Hayes, AB, a Lippincott, JA (1976). Růst a gravitační reakce ve vývoji Hyponastie listů. American Journal of Botanany, 63 (4), 383–387.
12. Koukkari, WL, a Hillman, WS (1968). Pulvini jako fotoreceptory ve fytochromním účinku na Nyctinasty v Albizzia julibrissin. Plant Physiology, 43 (5), 698–704.
13. Sandalio, LM, Rodríguez-Serrano, M., a Romero-Puertas, MC (2016). Listový epinasty a auxin: biochemický a molekulární přehled. Plant Science. Elsevier Ireland Ltd.
14. Schildknecht, H. (1983). Turgoriny, hormony endogenních denních rytmů vyšších organizovaných rostlin - detekce, izolace, struktura, syntéza a aktivita. Angewandte Chemie International Edition v angličtině, 22 (9), 695–710.
15. Ueda, M., Takada, N., & Yamamura, S. (2001). Molekulární přístup k nyktinastickému pohybu rostliny řízený 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.