Физиологическая природа движения растении

Все движения растений приводят к определенной ориентировке органов в пространстве. Они выработались в процессе эволюции как приспособление к лучшему использованию света, питательных ве­ществ и других условий среды. Так, отрицательный геотропизм и по­ложительный фототропизм стебля позволяют растению выносить ли­стья к свету. Рост корня вниз и уклонение от света способствуют уг­лублению его в почву и лучшему использованию питательных веществ. Все перечисленные движения растений, кроме сейсмо- и автонастических, являются ростовыми. В основе их лежит неравномерный рост разных сторон органа. При геотропических изгибах у стебля быстрее растет нижняя, а у корня верхняя сторона. При положительном фототропическом изгибе стебля быстрее растет затенная сторона и т. д. Эпинастические движения связаны с разрастанием морфологически верхней стороны органа листа или лепестка цветка гипонастические — с разрастанием морфологически нижней стороны. Все указанные движения характерны лишь для молодых органов, не потерявших еще способности к росту, и в таких условиях, в которых ростовые процессы осуществимы.

При нормальном освещении и вертикальном положении проростка ток гормона (аук­сина), вырабатываемого в верхушке органа, распределяется равно­мерно, результатом чего является равномерный рост. При односто­роннем освещении либо при горизонтальном положении ауксин рас­пределяется неравномерно, результатом чего является неравномер­ный рост и изгиб органа. Так, в случае одностороннего освещения стебля ауксин концентрируется на затененной стороне, благодаря чему она растет быстрее, и стебель изгибается в сторону света. При горизонтальном положении проростка гормон концентрируется па нижней стороне органа. Это приводит к быстрому росту нижней стороны стебля, и он изгибается вверх. Ауксин концентрируется также и на нижней стороне корня. Однако оптимальная концент­рация ауксина для корня примерно в 10 раз ниже, чем для стебля. В силу этого увеличение концентрации ауксина на нижней стороне корня приводит к торможению ее роста, и корень изгибается вниз.

Существуют различные гипотезы, объясняющие первичный ме­ханизм восприятия геотропического раздражения. Согласно одной из них, под влиянием одностороннего влияния силы тяжести в клетках происходит перемещение более тяжелых частиц (главным образом крахмальные зерна, или, точнее, амилопласты). Под влиянием од­ностороннего воздействия земного притяжения статолиты скопляются на одной стороне органа. Крахмальные зерна присутствуют почти во всех геотропически чувствительных тканях. Интересно, что в ре­зультате голодания крахмальные зерна исчезают и геотропическая чувствительность не проявляется. Мутанты кукурузы, характеризую­щиеся меньшим содержанием амилонластов, обладают меньшей гео­тропической чувствительностью. Однако в некоторых случаях гео­тропическая чувствительность сохраняется и при отсутствии амилопластов. Возможно, что в этих случаях роль статолитов выполняют другие частицы (митохондрии, диктиосомы). Можно предполагать, что именно скопление статолитов на нижней стороне органа, в свою очередь, вызывает передвижение ауксинов к клеткам, расположенным на нижней стороне органа, что и приводит к росту и изгибу.

Для проявления реакции на неравномерное освещение (фототро­пизм) должен существовать какой-то фоторецептор. Природа такого фоторецептора (пигмента) не установлена. Одностороннее восприя­тие света фоторецептором вызывает электрическую поляризацию тканей, и, как следствие, отклонение тока ауксинов и повышение их концентрации на затененной стороне.