NASTIE: RODZAJE, CECHY I PRZYKŁADY - BIOLOGIA - 2026

W nasties , nastismos lub ruchy Nastic są formą ruchu roślin w wyniku postrzegania bodźca zewnętrznego w taki sposób, ale w którym kierunek wypadkowej przepływu jest niezależne od postrzeganej bodźca. Występują praktycznie we wszystkich organach roślin: liściach, łodygach i gałęziach, kwiatach, wąsach i korzeniach.

Wśród mechanizmów, które rośliny muszą przystosować się do otaczającego je środowiska, są pewne formy ruchów, które w sposób odwracalny lub nieodwracalny wynikają z percepcji światła, bodźców termicznych, chemicznych, wodnych, dotykowych, grawitacyjnych, będących produktem obrażeń zadawanych przez roślinożerców. podczas karmienia m.in.

Roślina mięsożerna Drosera rotundifolia (Źródło: pixabay.com/)

Ruch roślin tradycyjnie dzieli się na dwa typy: tropizmy i nastie. Tropizmy, w przeciwieństwie do nastii, są funkcjonalnie definiowane jako ruchy lub reakcje wzrostu organów roślinnych na bodźce fizyczne i są bezpośrednio związane z kierunkiem, w którym są postrzegane.

Zarówno nastie, jak i tropizmy mogą być wynikiem ruchów spowodowanych wzrostem lub zmianami turgoru w komórkach poruszającego się narządu, tak że niektóre ruchy można uznać za odwracalne, a inne za nieodwracalne, w zależności od przypadku.

Charles Darwin w swojej pracy z 1881 roku - The Power of Movement in Plants - opisał ruchy roślin wynikające ze zmian środowiskowych, zwłaszcza tych związanych z reakcjami tropikalnymi. Jednak mechanizmy leżące u podstaw tych ruchów były opisywane przez różnych autorów od tego czasu aż do chwili obecnej.

Rodzaje

Roślina może otrzymywać bardzo różnorodne bodźce, na które może wyzwalać bardzo różnorodne reakcje. Klasyfikacji różnych ruchów nastycznych dokonano głównie na podstawie natury bodźców, jednak naukowy opis mechanizmów odpowiedzi zawiera wiele niejasności.

Do najbardziej znanych rodzajów nastii należą:

• Nictinastia : kiedy liście niektórych gatunków roślin strączkowych w pełni rozszerzają się w ciągu dnia i składają się lub zamykają w nocy.
• Thigmonastia / Seismonastia : ruchy wynikające z bodźców poprzez bezpośredni kontakt fizyczny w niektórych narządach niektórych gatunków.
• Termonastia : ruchy odwracalne zależne od wahań temperatury.
• Fotonastia : uważana jest za szczególny rodzaj fototropizmu; liście niektórych gatunków w warunkach dużego natężenia światła mogą być ułożone równolegle do padania światła.
• Epinastia i hiponastia : są to ruchy liści, które niektóre gatunki mają w obliczu warunków ekstremalnej wilgotności korzeni lub wysokiego stężenia soli w glebie. Epinastia ma związek z nadmiernym wzrostem okolicy adaksjalnej, podczas gdy hiponastia odnosi się do wzrostu okolicy brzusznej blaszki liściowej.
• Hydronastia : ruch niektórych organów roślinnych zależny od bodźców wodnych.
• Chemionastia : reakcja ruchowa związana z gradientami stężeń niektórych substancji chemicznych. Niektórzy autorzy odnoszą się raczej do ruchów wewnętrznych i ścieżek sygnałowych.
• Gravinastia / Geonastia : odwracalny czasowy ruch niektórych roślin w odpowiedzi na bodźce grawitacyjne.

Funkcje i przykłady

Wiele ruchów złośliwych zależy od istnienia konkretnego organu: pulvínulo. Pulvinules to wyspecjalizowane narządy motoryczne zlokalizowane u podstawy ogonków liści prostych oraz ogonków i listków w liściach złożonych.

Z anatomicznego punktu widzenia składają się one z centralnego cylindra otoczonego warstwami kolenchymy oraz motorycznej strefy korowej zawierającej komórki miąższowe podatne na zmiany wielkości i kształtu.

Komórki kory tętnicy płucnej, które zmieniają rozmiar i kształt, są znane jako komórki motoryczne, wśród których znajdują się komórki motoryczne prostowników i zginaczy. Zwykle ich ruch zależy od zmian turgoru na skutek wejścia i / lub wyjścia wody z protoplastu.

Poniżej znajduje się krótki opis nastii, których przypadki można uznać za klasyczne przykłady.

Nictinastias lub „ruchy snu” roślin

Początkowo odkryto je w Mimosa pudica i są bardzo powszechne w roślinach strączkowych. Mają do czynienia z „rytmicznym” ruchem liści, które zamykają się w nocy i całkowicie rozszerzają w ciągu dnia. Najbardziej zbadane były te z Albizzia julibrissim, A. lophantha, Samanea saman, Robinia pseudoacacia i Phaseolus coccineus.

Zjawisko to jest dobrze znane u roślin i uważa się, że ma przyczyny adaptacyjne: ekspansja blaszek liściowych w ciągu dnia pozwala na wychwycenie maksymalnej energii świetlnej podczas ekspozycji na słońce, podczas gdy zamknięcie w nocy ma na celu uniknięcie utraty kalorii ważny.

Kiedy liście są rozszerzone, pulwinule znajdują się w pozycji poziomej (dzienne), a kiedy są zamknięte, mają kształt litery „U” (nocne) lub jest to związane ze wzrostem turgoru w komórkach prostowników podczas otwierania i wzrostem turgor w komórkach zginaczy podczas zamykania.

Graficzny opis ruchu nictinastic (Charles Darwin, LL.D., FRS wspomagany przez Francisa Darwina, za pośrednictwem Wikimedia Commons)

Takie zmiany turgorowe zachodzą z powodu ruchu wody, który zależy od wewnątrzkomórkowego ruchu jonów, takich jak K + i Cl-, jabłczan i inne aniony.

K + wnika do komórek motorycznych poprzez wzrost ujemnego ładunku na wewnętrznej powierzchni błony cytoplazmatycznej, co jest osiągane poprzez działanie ATPaz odpowiedzialnych za wydalanie protonów z cytoplazmy.

Utrata turgoru następuje z powodu dezaktywacji pompy protonowej, która depolaryzuje błonę i aktywuje kanały potasowe, sprzyjając ucieczce tego jonu w kierunku apoplastu.

Ruchy te zależą od działania fotoreceptorów złożonych z fitochromów, ponieważ eksperymenty wykazały, że długotrwałe promieniowanie stymuluje otwieranie liści.

Ruch niktynastyczny ma pewną „rytmiczność”, ponieważ rośliny poddane ciągłej ciemności wykonują te ruchy co 24 godziny, więc swego rodzaju „zegar biologiczny” musi uczestniczyć w regulacji zmian turgorowych w komórkach motorycznych pulwinek.

Thigmonasties lub ruchy dotykowe

Jedną z najpopularniejszych reakcji tigmonastycznych w literaturze jest ta, którą przedstawia mięsożerna roślina Dionaea muscipula lub "muchołówka", w której owady są uwięzione w zawiasowych liściach dwupłatowych.

Kiedy owad wspina się w kierunku brzusznej powierzchni liścia i napotyka trzy delikatne włoski, które wyzwalają odpowiedź motoryczną, generowane są międzykomórkowe sygnały elektryczne, które inicjują zróżnicowane wydłużenie komórek każdego płata liścia, powodując zamknięcie „Cheat” w mniej niż sekundę.

Dinoaea muscipula, Venus flytrap (Venus flytrap) (Źródło: pixabay.com/)

Carnivory dostarcza D. muscipula wystarczającej ilości azotu do przeżycia, dzięki czemu rośliny te mogą bez problemu zasiedlić gleby ubogie w ten minerał. Należy zauważyć, że ten ruch jest bardzo specyficzny, co oznacza, że ​​bodźce, takie jak krople deszczu lub silny wiatr, nie powodują zamykania płatów.

Inna roślina mięsożerna, Drosera rotundifolia, ma setki śluzowatych macek na powierzchni zmodyfikowanych liści, które przyciągają uwagę setek potencjalnych ofiar, które zostają uwięzione w śluzie „macek”.

Macki sensoryczne wykrywają obecność ofiary, a sąsiednie macki wyginają się w kierunku tej, która została stymulowana, tworząc pułapkę w kształcie miseczki, która więzi owada w środku.

Uważa się, że występuje wzrost różnicowy, który jest kontrolowany przez zmiany poziomu auksyn, ponieważ dodanie egzogennych auksyn powoduje zamykanie liści, a poprzez dodanie blokerów transportu tego samego hormonu, ruch jest hamowany.

Mimosa pudica jest także bohaterem najlepiej opisanych ruchów tigmonastycznych. Dotyk jednej z listków sprzyja natychmiastowemu zamknięciu złożonych liści.

Uważa się, że ta reakcja na bodźce dotykowe może służyć do odstraszania potencjalnych drapieżników lub jako mechanizm obronny umożliwiający odsłonięcie ich kolców obronnych.

Fałdowanie liści zależy od zmian turgoru. W tym przypadku pulwinule tracą turgor, a konkretnie komórki zginaczy rozciągają się w odpowiedzi na utratę objętości komórek prostowników.

Mimosa pudica lub „wrażliwa roślina” (źródło: pixabay.com/)

Zmiana objętości następuje na skutek wyładowania sacharozy w łyku, co wymusza osmotyczny transport wody oraz bierny transport jonów potasu i chloru.

W tym ruchu generowany jest również gradient elektrochemiczny dzięki udziałowi pomp protonowych w błonie (ATPazy). W grę wchodzą między innymi czynniki wzrostu, cytoszkielet i filamenty aktyny.

Termonastie

Został wyszczególniony w kwiatach krokusa i tulipanach. Występuje z powodu zróżnicowanego wzrostu po przeciwnych stronach płatków, które reagują na bodziec termiczny, a nie z powodu zmian turgorowych. Różnica w odpowiedzi występuje, ponieważ obie strony narządu mają optymalny wzrost w bardzo różnych temperaturach.

Kwiaty krokusa (Źródło: pixabay.com/)

Podczas tego ruchu nie zachodzą żadne istotne zmiany w wartościach osmotycznych, pH ani przepuszczalności protoplastów. Zaobserwowano również znaczny wzrost wewnątrzkomórkowego CO2, który wydaje się być czynnikiem uczulającym tkanki na zmiany temperatury.

Zamknięte tulipany (Źródło: pixabay.com/)

Ruch ten jest niezależny od natężenia światła i ściśle zależny od wzrostu temperatury. Konwencja różnych autorów mówi, że zmiany termiczne muszą wynosić od 0,2 ° C do 0,5 ° C, aby można było zaobserwować ruch kwiatów. Spadek temperatury tej samej wielkości powoduje jego zamknięcie.

Bibliografia

1. Azcón-Bieto, J. i Talón, M. (2008). Fundamentals of Plant Physiology (wyd. 2). Madryt: Hiszpański McGraw-Hill Interamericana.
2. Braam, J. (2005). W kontakcie: reakcje roślin na bodźce mechaniczne. New Phytologist, 165, 373–389.
3. Brauner, L. (1954). Tropizmy i ruchy nastyczne. Annu. Rev. Plant. Physiol. , 5, 163-182.
4. Brown, AH, Chapman, DK i Liu, SWW (1974). Porównanie epinastyki liści wywołanej nieważkością lub rotacją klinostatu. Bioscience, 24 (9), 518–520.
5. Dubetz, S. (1969). Niezwykły fotonastyzm wywołany suszą u Phaseolus vulgaris. Canadian Journal of Botany, 47, 1640–1641.
6. Dumais, J. i Forterre, Y. (2012). „Dynamika warzyw”: rola wody w ruchach roślin. Annu. Rev. Fluid Mech. 44, 453-478.
7. W porządku, JT (1982). Senne ruchy liści: w obronie interpretacji Darwina. Oecologia, 54 (2), 253–259.
8. Esmon, CA, Pedmale, U. V i Liscum, E. (2005). Tropizmy roślinne: zapewniają siłę ruchu siedzącemu organizmowi. Int. J. Dev. Biol., 49, 665-674.
9. Firn, RD i Myers, AB (1989). Ruchy roślin spowodowane zróżnicowanym wzrostem - jedność różnorodności mechanizmów? Environmental and Experimental Botany, 29, 47–55.
10. Guo, Q., Dai, E., Han, X., Xie, S., Chao, E. i Chen, Z. (2015). Szybki ruch roślin i struktur inspirowanych biologicznie. JR Soc. Interface, 12.
11. Hayes, AB i Lippincott, JA (1976). Wzrost i reakcja grawitacyjna w rozwoju hiponastii ostrza liści. American Journal of Botany, 63 (4), 383–387.
12. Koukkari, WL i Hillman, WS (1968). Pulvini jako fotoreceptory w efekcie fitochromu na nyctinastykę u Albizzia julibrissin. Plant Physiology, 43 (5), 698–704.
13. Sandalio, LM, Rodríguez-Serrano, M. i Romero-Puertas, MC (2016). Epinastia liści i auksyna: przegląd biochemiczny i molekularny. Nauka o roślinach. Elsevier Ireland Ltd.
14. Schildknecht, H. (1983). Turgoryny, hormony endogennych codziennych rytmów wyższych roślin zorganizowanych - wykrywanie, izolacja, struktura, synteza i aktywność. Angewandte Chemie International Edition w języku angielskim, 22 (9), 695–710.
15. Ueda, M., Takada, N. i Yamamura, S. (2001). Molekularne podejście do nyctinastycznego ruchu rośliny kontrolowanego przez zegar biologiczny. International Journal of Molecular Sciences, 2 (4), 156–164.
16. Drewno, WML (1953). Termonastia w kwiatach tulipanów i krokusów. Journal of Experimental Botany, 4 (10), 65–77.