The geotropismo adalah pengaruh graviti pada pergerakan tumbuhan. Geotropisme berasal dari kata-kata "geo" yang bermaksud bumi dan "tropisme" yang bermaksud pergerakan yang disebabkan oleh rangsangan (Öpik & Rolfe, 2005).
Dalam kes ini, rangsangan adalah graviti dan apa yang bergerak adalah tanaman. Kerana rangsangan adalah graviti, proses ini juga dikenal sebagai gravitropism (Chen, Rosen, & Masson, 1999; Hangarter, 1997).
Selama bertahun-tahun fenomena ini menimbulkan rasa ingin tahu para saintis, yang telah menyelidiki bagaimana pergerakan ini berlaku pada tanaman. Banyak kajian menunjukkan bahawa kawasan tanaman berbeza berlainan arah (Chen et al., 1999; Morita, 2010; Toyota & Gilroy, 2013).
Telah diperhatikan bahawa daya graviti memainkan peranan penting dalam orientasi bahagian-bahagian tumbuhan: bahagian atas, yang dibentuk oleh batang dan daun, tumbuh ke atas (gravitropisme negatif), sementara bahagian bawah terdiri dari akar, tumbuh ke bawah ke arah graviti (gravitropism positif) (Hangarter, 1997).
Pergerakan yang dimediasi oleh graviti ini memastikan bahawa tanaman menjalankan fungsinya dengan betul.
Bahagian atas berorientasikan cahaya matahari untuk melakukan fotosintesis, dan bahagian bawahnya berorientasi ke dasar bumi, sehingga akar dapat mencapai air dan nutrien yang diperlukan untuk pengembangannya (Chen et al., 1999 ).
Bagaimana geotropisme berlaku?
Tumbuhan sangat sensitif terhadap alam sekitar, ini dapat mempengaruhi pertumbuhannya bergantung pada isyarat yang mereka rasakan, misalnya: cahaya, graviti, sentuhan, nutrien dan air (Wolverton, Paya, & Toska, 2011).
Geotropisme adalah fenomena yang berlaku dalam tiga fasa:
Pengesanan : persepsi graviti dilakukan oleh sel khusus yang disebut statokista.
Transduksi dan transmisi : rangsangan fizikal graviti diubah menjadi isyarat biokimia yang dihantar ke sel-sel tumbuhan yang lain.
Jawapan : sel reseptor tumbuh sedemikian rupa sehingga kelengkungan dihasilkan yang mengubah orientasi organ. Oleh itu, akar tumbuh ke bawah dan batang ke atas, tanpa mengira orientasi tanaman (Masson et al., 2002; Toyota & Gilroy, 2013).
Rajah 1. Contoh geotropisme di sebuah kilang. Perhatikan perbezaan orientasi akar dan batangnya. Disunting oleh: Katherine Briceño.
Geotropisme dalam akar
Fenomena kecenderungan akar ke arah graviti dikaji buat pertama kalinya bertahun-tahun yang lalu. Dalam buku terkenal "The Power of Movement in Plants", Charles Darwin melaporkan bahawa akar tanaman cenderung tumbuh menuju graviti (Ge & Chen, 2016).
Graviti dikesan di hujung akar dan maklumat ini dihantar ke zon pemanjangan, untuk mengekalkan arah pertumbuhan.
Sekiranya terdapat perubahan orientasi sehubungan dengan bidang graviti, sel-sel bertindak balas dengan mengubah ukurannya, sedemikian rupa sehingga hujung akar terus tumbuh ke arah gravitasi yang sama, menunjukkan geotropisme positif (Sato, Hijazi, Bennett, Vissenberg, & Swarup) , 2017; Wolverton et al., 2011).
Darwin dan Ciesielski menunjukkan bahawa ada struktur di ujung akar yang diperlukan agar geotropisme terjadi, mereka menyebut struktur ini "topi".
Mereka mendalilkan bahawa topi bertugas mengesan perubahan pada orientasi akar, berkenaan dengan gaya graviti (Chen et al., 1999).
Kajian kemudian menunjukkan bahawa di tutup ada sel khas yang mendapan ke arah graviti, sel-sel ini disebut statokista.
Statokista mengandungi struktur seperti batu, mereka disebut amiloplas kerana penuh dengan kanji. Amiloplas, sedimen sangat padat tepat di hujung akar (Chen et al., 1999; Sato et al., 2017; Wolverton et al., 2011).
Dari kajian terbaru dalam biologi sel dan molekul, pemahaman mengenai mekanisme yang mengatur geotropisme akar telah bertambah baik.
Proses ini terbukti memerlukan pengangkutan hormon pertumbuhan yang disebut auxin, pengangkutan ini dikenali sebagai pengangkutan auxin polar (Chen et al., 1999; Sato et al., 2017).
Ini dijelaskan pada tahun 1920-an dalam model Cholodny-Went, yang mencadangkan kelengkungan pertumbuhan disebabkan oleh pembahagian auksin yang tidak rata (ikpik & Rolfe, 2005).
Geotropisme di batang
Mekanisme serupa berlaku pada batang tanaman, dengan perbezaan bahawa sel mereka bertindak balas secara berbeza terhadap auxin.
Pada pucuk batang, peningkatan kepekatan tempatan auxin mendorong pengembangan sel; sebaliknya berlaku pada sel akar (Morita, 2010; Taiz & Zeiger, 2002).
Kepekaan perbezaan terhadap auxin membantu menjelaskan pemerhatian asal Darwin bahawa batang dan akar bertindak balas dengan cara bertentangan dengan graviti. Di kedua-dua akar dan batang, auxin terkumpul ke arah graviti, di bahagian bawah.
Perbezaannya ialah sel stem bertindak balas dengan cara yang berlawanan dengan sel akar (Chen et al., 1999; Masson et al., 2002).
Pada akar, pengembangan sel dihambat di bahagian bawah dan kelengkungan ke arah graviti dihasilkan (gravitropisme positif).
Pada batang, auxin juga terkumpul di bahagian bawah, namun, pengembangan sel meningkat dan mengakibatkan kelengkungan batang ke arah yang bertentangan dengan graviti (gravitropism negatif) (Hangarter, 1997; Morita, 2010; Taiz & Zeiger, 2002).
Rujukan
- Chen, R., Rosen, E., & Masson, PH (1999). Gravitropisme pada Tumbuhan yang Lebih Tinggi. Fisiologi Tumbuhan, 120, 343-350.
- Ge, L., & Chen, R. (2016). Gravitropisme negatif pada akar tanaman. Tumbuhan Semula Jadi, 155, 17–20.
- Hangarter, RP (1997). Graviti, cahaya dan bentuk tumbuhan. Tumbuhan, Sel dan Alam Sekitar, 20, 796-800.
- Masson, PH, Tasaka, M., Morita, MT, Guan, C., Chen, R., Masson, PH, … Chen, R. (2002). Arabidopsis thaliana: Model untuk Kajian Gravitropisme Akar dan Tembak (hlm. 1-2).
- Morita, MT (2010). Sensing Gravity Terarah dalam Gravitropism. Kajian Tahunan Biologi Tumbuhan, 61, 705-720.
- Öpik, H., & Rolfe, S. (2005). Fisiologi Tumbuhan Berbunga. (CU Press, Ed.) (Edisi ke-4.)
- Sato, EM, Hijazi, H., Bennett, MJ, Vissenberg, K., & Swarup, R. (2017). Pandangan baru mengenai isyarat gravitropik akar. Jurnal Botani Eksperimental, 66 (8), 2155-2165.
- Taiz, L., & Zeiger, E. (2002). Fisiologi Tumbuhan (edisi ke-3). Sinauer Associates.
- Toyota, M., & Gilroy, S. (2013). Gravitropisme dan isyarat mekanikal pada tumbuhan. Jurnal Botani Amerika, 100 (1), 111–125.
- Wolverton, C., Paya, AM, & Toska, J. (2011). Sudut tutup akar dan kadar tindak balas gravitropik tidak berpasangan dalam mutan Arabidopsis pgm-1. Physiologia Plantarum, 141, 373–382.