ما هو التوجه الجغرافي أو الجاذبية؟ - مادة الاحياء - 2026

إن geotropismo هو تأثير الجاذبية على حركة النباتات. تأتي التوجهات الأرضية من كلمتي "geo" التي تعني الأرض و "Tropism" والتي تعني الحركة الناتجة عن الحافز (Öpik & Rolfe ، 2005).

في هذه الحالة ، المحفز هو الجاذبية والنبات هو المتحرك. نظرًا لأن المنبه هو الجاذبية ، تُعرف هذه العملية أيضًا باسم الجاذبية (Chen، Rosen، & Masson، 1999؛ Hangarter، 1997).

لقد أثارت هذه الظاهرة لسنوات عديدة فضول العلماء الذين بحثوا في كيفية حدوث هذه الحركة في النباتات. أظهرت العديد من الدراسات أن مناطق مختلفة من النبات تنمو في اتجاهين متعاكسين (Chen et al.، 1999؛ Morita، 2010؛ Toyota & Gilroy، 2013).

لقد لوحظ أن قوة الجاذبية تلعب دورًا أساسيًا في اتجاه أجزاء النبات: الجزء العلوي ، الذي يتكون من الساق والأوراق ، ينمو لأعلى (الجاذبية السلبية) ، بينما يتكون الجزء السفلي من جذور ، تنمو لأسفل في اتجاه الجاذبية (الجاذبية الإيجابية) (Hangarter ، 1997).

هذه الحركات بوساطة الجاذبية تضمن أن النباتات تؤدي وظائفها بشكل صحيح.

الجزء العلوي موجه نحو ضوء الشمس لإجراء عملية التمثيل الضوئي ، والجزء السفلي موجه نحو قاع الأرض ، بحيث يمكن للجذور الوصول إلى الماء والعناصر الغذائية اللازمة لتطورها (Chen et al. ، 1999)).

كيف يحدث التوجه الجغرافي؟

النباتات حساسة للغاية تجاه البيئة ، ويمكن أن تؤثر على نموها اعتمادًا على الإشارات التي تراها ، على سبيل المثال: الضوء والجاذبية واللمس والمغذيات والمياه (ولفرتون ، بايا ، وتوسكا ، 2011).

التوجه الجغرافي ظاهرة تحدث على ثلاث مراحل:

الاكتشاف: يتم إدراك الجاذبية بواسطة خلايا متخصصة تسمى الأكياس الساكنة.

التنبيغ والانتقال: يتم تحويل التحفيز الفيزيائي للجاذبية إلى إشارة كيميائية حيوية تنتقل إلى خلايا أخرى في النبات.

الجواب: تنمو الخلايا المستقبلة بطريقة تؤدي إلى حدوث انحناء يغير اتجاه العضو. وهكذا ، تنمو الجذور لأسفل والسيقان لأعلى ، بغض النظر عن اتجاه النبات (Masson et al. ، 2002 ؛ Toyota & Gilroy ، 2013).

الشكل 1. مثال على التوجه الجغرافي في النبات. لاحظ الاختلاف في اتجاه الجذور والساق. حرره: كاثرين بريسينو.

التوجه الجغرافي في الجذور

تمت دراسة ظاهرة ميل الجذر نحو الجاذبية لأول مرة منذ سنوات عديدة. في الكتاب الشهير "قوة الحركة في النباتات" ، ذكر تشارلز داروين أن جذور النباتات تميل إلى النمو باتجاه الجاذبية (Ge & Chen ، 2016).

يتم الكشف عن الجاذبية عند طرف الجذر ويتم نقل هذه المعلومات إلى منطقة الاستطالة للحفاظ على اتجاه النمو.

إذا كانت هناك تغيرات في الاتجاه فيما يتعلق بمجال الجاذبية ، فإن الخلايا تستجيب عن طريق تغيير حجمها ، بحيث يستمر طرف الجذر في النمو في نفس اتجاه الجاذبية ، مما يؤدي إلى توجه جغرافي إيجابي (Sato ، Hijazi ، Bennett ، Vissenberg ، و Swarup ، 2017 ؛ Wolverton et al. ، 2011).

أظهر داروين وسيسيلسكي أن هناك هيكلًا عند طرف الجذور كان ضروريًا لحدوث التوجه الجغرافي ، وأطلقوا على هذا الهيكل اسم "غطاء".

افترضوا أن الغطاء كان مسؤولاً عن اكتشاف التغيرات في اتجاه الجذور ، فيما يتعلق بقوة الجاذبية (Chen et al. ، 1999).

أظهرت دراسات لاحقة أنه يوجد في الغطاء خلايا خاصة تترسب في اتجاه الجاذبية ، وتسمى هذه الخلايا الحالة الساكنة.

تحتوي الأكياس الستاتية على هياكل شبيهة بالحجر ، وتسمى amyloplasts لأنها مليئة بالنشا. الأميلوبلاستس ، كونها كثيفة جدًا ، ترسب مباشرة عند طرف الجذور (Chen et al. ، 1999 ؛ Sato et al. ، 2017 ؛ Wolverton et al. ، 2011).

من الدراسات الحديثة في علم الأحياء الخلوي والجزيئي ، تحسن فهم الآلية التي تحكم توجه جذر الجذر.

وقد ثبت أن هذه العملية تتطلب نقل هرمون النمو المسمى أوكسين ، ويعرف هذا النقل باسم النقل الأوكسين القطبي (Chen et al. ، 1999 ؛ Sato et al. ، 2017).

تم وصف هذا في عشرينيات القرن الماضي في نموذج Cholodny-Went ، الذي يقترح أن تقوسات النمو ترجع إلى التوزيع غير المتكافئ للأوكسينات (Öpik & Rolfe ، 2005).

التوجه الجغرافي في السيقان

تحدث آلية مماثلة في سيقان النباتات ، مع اختلاف أن خلاياها تستجيب بشكل مختلف للأوكسين.

في براعم السيقان ، فإن زيادة التركيز المحلي للأوكسين يعزز تمدد الخلايا ؛ يحدث العكس في خلايا الجذر (Morita، 2010؛ Taiz & Zeiger، 2002).

تساعد الحساسية التفاضلية للأوكسين في تفسير ملاحظة داروين الأصلية بأن السيقان والجذور تستجيب بطريقة معاكسة للجاذبية. في كل من الجذور والسيقان ، يتراكم الأكسين باتجاه الجاذبية ، على الجانب السفلي.

الفرق هو أن الخلايا الجذعية تستجيب بطريقة معاكسة للخلايا الجذرية (Chen et al. ، 1999 ؛ Masson et al. ، 2002).

في الجذور ، يتم منع تمدد الخلية على الجانب السفلي وينشأ انحناء تجاه الجاذبية (اتجاه الجاذبية الإيجابي).

في السيقان ، يتراكم الأكسين أيضًا على الجانب السفلي ، ومع ذلك ، يزداد تمدد الخلية وينتج عنه انحناء الجذع في الاتجاه المعاكس للجاذبية (الجاذبية السلبية) (Hangarter ، 1997 ؛ Morita ، 2010 ؛ Taiz & زيجر ، 2002).

المراجع

1. تشين ، ر. ، روزين ، إي ، وماسون ، بي إتش (1999). الجاذبية في النباتات العليا. فسيولوجيا النبات ، 120 ، 343-350.
2. Ge، L.، & Chen، R. (2016). الجاذبية السلبية في جذور النبات. نباتات الطبيعة ، 155 ، 17-20.
3. Hangarter ، RP (1997). الجاذبية والضوء وشكل النبات. النبات والخلية والبيئة ، 20 ، 796-800.
4. Masson ، PH ، Tasaka ، M. ، Morita ، MT ، Guan ، C. ، Chen ، R. ، Masson ، PH ،… Chen ، R. (2002). Arabidopsis thaliana: نموذج لدراسة الجاذبية الجذرية واطلاق النار (ص 1-24).
5. موريتا ، مونتانا (2010). استشعار الجاذبية الاتجاهية في الجاذبية. المراجعة السنوية لبيولوجيا النبات ، 61 ، 705-720.
6. Öpik، H.، & Rolfe، S. (2005). فسيولوجيا النباتات المزهرة. (CU Press ، محرر) (الطبعة الرابعة).
7. Sato، EM، Hijazi، H.، Bennett، MJ، Vissenberg، K.، & Swarup، R. (2017). رؤى جديدة في إشارات الجاذبية الجذرية. مجلة علم النبات التجريبي ، 66 (8) ، 2155-2165.
8. تعز ، إل ، وزيقر ، إي (2002). فسيولوجيا النبات (الطبعة الثالثة). سيناوير أسوشيتس.
9. Toyota، M.، & Gilroy، S. (2013). توجهات الجاذبية والإشارات الميكانيكية في النباتات. المجلة الأمريكية في علم النبات ، 100 (1) ، 111-125.
10. ولفرتون ، سي ، بايا ، إيه إم ، وتوسكا ، جي (2011). يتم فصل زاوية غطاء الجذر ومعدل استجابة الجاذبية في متحولة Arabidopsis pgm-1. فيزيولوجيا بلانتاروم ، 141 ، 373-382.