30.6: Plant Sensory Systems na Majibu

Ujuzi wa Kuendeleza

• Eleza jinsi mwanga nyekundu na bluu unavyoathiri ukuaji wa mimea na shughuli za kimetaboliki
• Jadili gravitropism
• Kuelewa jinsi homoni huathiri ukuaji wa mimea na maendeleo
• Eleza thigmotropism, thigmonastism, na thigmogenesis
• Eleza jinsi mimea kujikinga na wadudu na kujibu majeraha

Wanyama wanaweza kujibu mambo ya mazingira kwa kuhamia eneo jipya. Mimea, hata hivyo, ni mizizi katika mahali na lazima kujibu mambo ya jirani mazingira. Mimea ina mifumo ya kisasa ya kuchunguza na kujibu mwanga, mvuto, joto, na kugusa kimwili. Receptors huhisi mambo ya mazingira na relay habari kwa mifumo ya athari - mara nyingi kupitia wajumbe wa kati-kuleta majibu ya mmea.

Plant Majibu ya Mwanga

Mimea ina idadi ya matumizi ya kisasa kwa mwanga ambayo huenda mbali zaidi ya uwezo wao wa photosynthesize sukari chini-uzito kwa kutumia dioksidi kaboni tu, mwanga, na maji. Photomorphogenesis ni ukuaji na maendeleo ya mimea kwa kukabiliana na mwanga. Inaruhusu mimea kuongeza matumizi yao ya mwanga na nafasi. Photoperiodism ni uwezo wa kutumia mwanga kufuatilia wakati. Mimea inaweza kueleza muda wa siku na wakati wa mwaka kwa kuhisi na kutumia wavelengths mbalimbali za jua. Phototropism ni majibu ya uongozi ambayo inaruhusu mimea kukua kuelekea, au hata mbali na, mwanga.

Kuhisi mwanga katika mazingira ni muhimu kwa mimea; inaweza kuwa muhimu kwa ushindani na kuishi. Majibu ya mimea kwa mwanga yanapatanishwa na photoreceptors tofauti, ambazo zinajumuisha protini kwa covalently iliyounganishwa na rangi ya kunyonya mwanga inayoitwa chromophore. Pamoja, wawili huitwa chromoprotein.

Mikoa nyekundu-nyekundu na rangi ya bluu ya wigo wa mwanga inayoonekana husababisha maendeleo ya miundo katika mimea. Photoreceptors za hisia hupata mwanga katika mikoa hii maalum ya wigo wa mwanga unaoonekana kwa sababu ya ubora wa mwanga unaopatikana katika wigo wa mchana. Katika makazi ya duniani, ngozi ya mwanga na kilele cha chlorophylls katika mikoa ya bluu na nyekundu ya wigo. Kama filters mwanga kwa njia ya dari na wavelengths ya bluu na nyekundu ni kufyonzwa, wigo hubadilika hadi mwisho wa mbali nyekundu, kuhama jamii ya mimea kwa mimea hiyo bora ilichukuliwa ili kukabiliana na mwanga wa mbali nyekundu. Vipokezi vya mwanga wa bluu-huruhusu mimea kupima mwelekeo na wingi wa jua, ambayo ina matajiri katika uzalishaji wa bluu-kijani. Maji inachukua mwanga nyekundu, ambayo inafanya kugundua mwanga wa bluu muhimu kwa mimea ya mwani na majini.

Mfumo wa Phytochrome na Response nyekundu-Red

Phytochromes ni familia ya chromoproteins yenye chromoprophore ya tetrapyrrole ya mstari, sawa na kikundi cha kichwa cha kunyonya mwanga cha klorophyll. Phytochromes zina aina mbili za picha-interconvertible: Pr na Pfr. Pr inachukua mwanga nyekundu (~667 nm) na mara moja hubadilishwa kuwa Pfr. Pfr inachukua mwanga mwekundu-nyekundu (~730 nm) na inabadilishwa haraka hadi Pr. Kunywa kwa mwanga nyekundu au nyekundu husababisha mabadiliko makubwa kwa sura ya chromophore, kubadilisha muundo na shughuli za protini ya phytochrome ambayo imefungwa. Pfr ni fomu ya kimwili ya protini; kwa hiyo, yatokanayo na mwanga nyekundu huzalisha shughuli za kisaikolojia. Mfiduo wa mwanga mwekundu-nyekundu huzuia shughuli za phytochrome. Pamoja, aina mbili zinawakilisha mfumo wa phytochrome (Kielelezo\(\PageIndex{1}\)).

Mfumo wa phytochrome hufanya kama kubadili mwanga wa kibiolojia. Inachunguza kiwango, kiwango, muda, na rangi ya mwanga wa mazingira. Athari ya mwanga nyekundu inarekebishwa kwa mara moja kuangaza mwanga mwekundu-nyekundu kwenye sampuli, ambayo inabadilisha chromoprotein kwa fomu isiyo na kazi ya Pr. Zaidi ya hayo, Pfr inaweza polepole kurejea Pr katika giza, au kuvunja baada ya muda. Katika matukio yote, majibu ya kisaikolojia yanayotokana na mwanga nyekundu yanabadilishwa. Aina ya kazi ya phytochrome (Pfr) inaweza kuamsha moja kwa moja molekuli nyingine katika saitoplazimu, au inaweza kuuzwa kwa kiini, ambapo huwasha moja kwa moja au kukandamiza kujieleza maalum kwa jeni.

Mara baada ya mfumo wa phytochrome kubadilika, mimea ilibadilisha ili kutumikia mahitaji mbalimbali. Unfiltered, jua kamili ina mwanga zaidi nyekundu kuliko mwanga wa mbali nyekundu. Kwa sababu chlorophyll inachukua sana katika kanda nyekundu ya wigo inayoonekana, lakini si katika mkoa wa mbali nyekundu, mmea wowote katika kivuli cha mmea mwingine kwenye sakafu ya misitu utaonekana kwa mwanga mwekundu-wazi, nyekundu-utajiri. Kuongezeka kwa mwanga mwekundu-nyekundu hubadilisha phytochrome katika majani ya kivuli kwa fomu ya Pr (inaktiv), kupunguza kasi ya ukuaji. Maeneo ya karibu yasiyo ya kimvuli (au hata chini ya kivuli) kwenye sakafu ya misitu yana nuru nyekundu zaidi; majani yaliyo wazi kwa maeneo haya yanahisi nuru nyekundu, ambayo inamsha fomu ya Pfr na inasababisha ukuaji. Kwa kifupi, shina za mimea hutumia mfumo wa phytochrome kukua mbali na kivuli na kuelekea mwanga. Kwa sababu ushindani wa mwanga ni mkali sana katika jamii ya mmea mnene, faida za mabadiliko ya mfumo wa phytochrome ni dhahiri.

Katika mbegu, mfumo wa phytochrome hautumiwi kuamua mwelekeo na ubora wa mwanga (kivuli dhidi ya unshaded). Badala yake, ni kutumika tu kuamua kama kuna mwanga wowote wakati wote. Hii ni muhimu hasa katika aina zilizo na mbegu ndogo sana, kama vile lettuce. Kwa sababu ya ukubwa wao, mbegu za lettuce zina hifadhi chache za chakula. Miche yao haiwezi kukua kwa muda mrefu kabla ya kukimbia mafuta. Ikiwa waliota hata sentimita chini ya uso wa udongo, mbegu haiwezi kuifanya kuwa jua na ingekufa. Katika giza, phytochrome iko katika Pr (fomu isiyofaa) na mbegu haitakua; itakua tu ikiwa inaonekana kuwa mwanga juu ya uso wa udongo. Baada ya yatokanayo na mwanga, Pr inabadilishwa kuwa Pfr na mapato ya kuota.

Kielelezo\(\PageIndex{1}\): Aina ya biologically inaktiv ya phytochrome (Pr) inabadilishwa kwa fomu ya biologically kazi Pfr chini ya kuangaza na mwanga nyekundu. Mwanga mwekundu-nyekundu na giza hubadilisha molekuli tena kwenye fomu isiyo na kazi.

Mimea pia hutumia mfumo wa phytochrome kuhisi mabadiliko ya msimu. Photoperiodism ni majibu ya kibiolojia kwa muda na muda wa mchana na usiku. Inadhibiti maua, mazingira ya majira ya baridi, na ukuaji wa mimea. Kugundua mabadiliko ya msimu ni muhimu kwa kupanda maisha. Ingawa joto na kiwango cha mwanga huathiri ukuaji wa mimea, sio viashiria vya kuaminika vya msimu kwa sababu zinaweza kutofautiana kutoka mwaka mmoja hadi ujao. Urefu wa siku ni kiashiria bora cha wakati wa mwaka.

Kama ilivyoelezwa hapo juu, jua isiyochujwa ina matajiri katika nuru nyekundu lakini haipo katika mwanga mwekundu-nyekundu. Kwa hiyo, asubuhi, molekuli zote za phytochrome katika jani hubadilisha haraka kwa fomu ya Pfr ya kazi, na kubaki katika fomu hiyo mpaka jua. Katika giza, fomu ya Pfr inachukua masaa ili kurudi polepole kwenye fomu ya Pr. Ikiwa usiku ni mrefu (kama katika majira ya baridi), fomu zote za Pfr zinarudi. Ikiwa usiku ni mfupi (kama katika majira ya joto), kiasi kikubwa cha Pfr kinaweza kubaki jua. Kwa kuhisi uwiano wa Pr/Pfr asubuhi, mmea unaweza kuamua urefu wa mzunguko wa siku/usiku. Aidha, majani huhifadhi habari hiyo kwa siku kadhaa, kuruhusu kulinganisha kati ya urefu wa usiku uliopita na usiku kadhaa uliopita. Usiku mfupi huonyesha wakati wa spring kwa mmea; wakati usiku unapokuwa mrefu, vuli inakaribia. Taarifa hii, pamoja na kuhisi joto na upatikanaji wa maji, inaruhusu mimea kuamua wakati wa mwaka na kurekebisha physiolojia yao ipasavyo. Mimea ya muda mfupi (ya muda mrefu) hutumia habari hii kwa maua mwishoni mwa majira ya joto na kuanguka mapema, wakati usiku unazidi urefu muhimu (mara nyingi masaa nane au machache). Muda mrefu (muda mfupi) mimea maua wakati wa chemchemi, wakati giza ni chini ya urefu muhimu (mara nyingi masaa nane hadi 15). Sio mimea yote hutumia mfumo wa phytochrome kwa njia hii. Maua katika mimea ya siku-neutral haijasimamiwa na urefu wa mchana.

Kazi Connection: Horticulturalist

Neno “horticulturist” linatokana na maneno ya Kilatini kwa bustani (hortus) na utamaduni (cultura). Kazi hii imekuwa mapinduzi na maendeleo yaliyofanywa katika uelewa wa majibu ya mimea kwa uchochezi wa mazingira. Wakulima wa mazao, matunda, mboga mboga, na maua hapo awali walikuwa wamezuiliwa kwa kuwa na wakati wa kupanda na kuvuna kulingana na msimu. Sasa, wakulima wa maua wanaweza kuendesha mimea ili kuongeza uzalishaji wa majani, maua, au matunda kwa kuelewa jinsi mambo ya mazingira yanavyoathiri ukuaji wa mimea na maendeleo.

Usimamizi wa chafu ni sehemu muhimu ya elimu ya kilimo cha maua. Ili kupanua usiku, mimea inafunikwa na kitambaa cha kivuli cha kivuli. Mimea ya siku ndefu inakabiliwa na mwanga nyekundu wakati wa baridi ili kukuza maua mapema. Kwa mfano, fluorescent (baridi nyeupe) mwanga juu katika wavelengths bluu moyo ukuaji wa majani na ni bora kwa ajili ya kuanza miche. Taa za incandescent (balbu za kawaida za kawaida) zina matajiri katika mwanga nyekundu, na kukuza maua katika mimea mingine. Muda wa kukomaa kwa matunda unaweza kuongezeka au kuchelewa kwa kutumia homoni za mimea. Hivi karibuni, maendeleo makubwa yamefanywa katika maendeleo ya mifugo ya mimea ambayo yanafaa kwa hali ya hewa tofauti na inakabiliwa na wadudu na uharibifu wa usafiri. Wote mavuno ya mazao na ubora yameongezeka kutokana na matumizi ya vitendo ya ujuzi wa majibu ya mmea kwa uchochezi wa nje na homoni.

Horticulturists kupata ajira katika maabara binafsi na kiserikali, greenhouses, bustani za mimea, na katika maeneo ya uzalishaji au utafiti. Wao huboresha mazao kwa kutumia ujuzi wao wa maumbile na physiolojia ya mimea. Ili kujiandaa kwa ajili ya kazi ya kilimo cha maua, wanafunzi huchukua madarasa katika botania, physiolojia ya mimea, ugonjwa wa mimea, kubuni mazingira, na kuzaliana kwa mimea. Ili kuimarisha kozi hizi za jadi, majors ya kilimo cha maua huongeza masomo katika uchumi, biashara, sayansi ya kompyuta, na mawasiliano.

Majibu ya Mwanga wa Bluu

Photototropism—kupigwa kwa mwelekeo wa mmea kuelekea au mbali na chanzo cha mwanga-ni jibu kwa wavelengths ya bluu ya mwanga. Phototropism nzuri ni ukuaji kuelekea chanzo cha mwanga (Kielelezo\(\PageIndex{2}\)), wakati phototropism hasi (pia huitwa skototropism) ni ukuaji mbali na mwanga.

Phototropini zinazoitwa vizuri ni receptors za protini zinazohusika na kupatanisha majibu ya phototropic. Kama photoreceptors zote za mimea, phototropins zinajumuisha sehemu ya protini na sehemu ya kunyonya mwanga, inayoitwa chromophore. Katika phototropins, chromophore ni molekuli yenye ushirikiano wa flavin; kwa hiyo, phototropins ni ya darasa la protini inayoitwa flavoproteins.

Majibu mengine chini ya udhibiti wa phototropini ni ufunguzi wa jani na kufunga, mwendo wa kloroplast, na ufunguzi wa stomata. Hata hivyo, kati ya majibu yote yanayodhibitiwa na phototropins, phototropism imejifunza kwa muda mrefu zaidi na ndiyo inayoeleweka zaidi.

Katika makala yao ya 1880 The Power of Movements in Plants, Charles Darwin na mwanawe Francis kwanza walielezea phototropism kama kupiga miche kuelekea mwanga. Darwin aliona kuwa mwanga ulionekana kwa ncha ya mmea (meristem ya apical), lakini kwamba majibu (kupiga) yalifanyika katika sehemu tofauti ya mmea. Walihitimisha kuwa ishara hiyo ilipaswa kusafiri kutoka meristem ya apical hadi chini ya mmea.

Kielelezo\(\PageIndex{2}\): Azure bluets (Houstonia caerulea) kuonyesha majibu phototropic kwa kupiga kuelekea mwanga. (mikopo: Cory Zanker)

Mwaka wa 1913, Peter Boysen-Jensen alionyesha kuwa ishara ya kemikali iliyozalishwa katika ncha ya mmea ilikuwa na jukumu la kupiga chini. Alikata ncha ya mbegu, akafunikwa sehemu iliyokatwa na safu ya gelatin, na kisha akabadilisha ncha. Mbegu iliinama kuelekea mwanga wakati inaangazwa. Hata hivyo, wakati flakes za mica zisizoweza kuingizwa ziliingizwa kati ya ncha na msingi wa kukata, mbegu haikuinama. Uboreshaji wa jaribio ulionyesha kuwa ishara hiyo ilisafiri upande wa kivuli wa mbegu. Wakati sahani ya mica iliingizwa upande wa mwanga, mmea ulipiga kuelekea nuru. Kwa hiyo, ishara ya kemikali ilikuwa kichocheo cha ukuaji kwa sababu majibu ya phototropic yalihusisha upanuzi wa seli kwa kasi upande wa kivuli kuliko upande wa mwanga. Sasa tunajua kwamba kama mwanga unapita kupitia shina la mmea, hutenganishwa na huzalisha uanzishaji wa phototropin kwenye shina. Uanzishaji wengi hutokea upande wa lit, na kusababisha homoni ya mimea indole asidi asetiki (IAA) kujilimbikiza upande wa kivuli. Siri za shina hutengana chini ya ushawishi wa IAA.

Cryptochromes ni darasa jingine la photoreceptors ya bluu yenye mwanga wa bluu ambayo pia ina chromophore ya msingi ya flavin. Cryptochromes kuweka mimea saa 24 shughuli mzunguko, pia kujua kama rhythem yake circadian, kwa kutumia cues mwanga bluu. Kuna baadhi ya ushahidi kwamba cryptochromes kazi pamoja na phototropins kupatanisha majibu phototropic.

Unganisha na Kujifunza

Tumia orodha ya urambazaji kwenye jopo la kushoto la tovuti hii ili uone picha za mimea inayoendelea.

Plant Majibu ya Mvuto

Ikiwa huota au la katika nuru au katika giza la jumla, kwa kawaida shina hupanda kutoka ardhini, na mizizi inakua chini chini. Mti uliowekwa upande wake katika giza utatuma shina juu wakati unapopewa muda wa kutosha. Gravitropism kuhakikisha kwamba mizizi kukua katika udongo na kwamba shina kukua kuelekea jua. Ukuaji wa ncha ya apical risasi juu inaitwa gravitropism hasi, ambapo ukuaji wa mizizi chini inaitwa gravitropism chanya.

Amyloplasts (pia inajulikana kama statoliths) ni plastidi maalumu ambazo zina vidonge vya wanga na kukaa chini katika kukabiliana na mvuto. Amyloplasts hupatikana katika shina na katika seli maalumu za cap ya mizizi. Wakati mmea unapokwisha, statoliths huacha kwenye ukuta mpya wa seli ya chini. Masaa machache baadaye, risasi au mizizi itaonyesha ukuaji katika mwelekeo mpya wa wima.

Utaratibu ambao unapatanisha gravitropism unaeleweka vizuri. Wakati amyloplasts kukaa chini ya seli mvuto-kuhisi katika mizizi au risasi, wao kimwili kuwasiliana reticulum endoplasmic (ER), na kusababisha kutolewa kwa ions calcium kutoka ndani ER. Ishara hii ya kalsiamu katika seli husababisha usafiri wa polar wa homoni ya mmea IAA hadi chini ya seli. Katika mizizi, mkusanyiko mkubwa wa IAA huzuia upungufu wa seli. Athari hupunguza ukuaji upande wa chini wa mizizi, wakati seli zinaendelea kawaida upande wa juu. IAA ina athari tofauti katika shina, ambapo mkusanyiko wa juu upande wa chini wa risasi huchochea upanuzi wa seli, na kusababisha risasi kukua. Baada ya risasi au mizizi kuanza kukua kwa wima, amyloplasts hurudi kwenye nafasi yao ya kawaida. Nyingine hypothesi-kuwashirikisha seli nzima katika athari gravitropism wamependekezwa kueleza kwa nini baadhi mutants kwamba kukosa amyloplasts bado inaweza kuonyesha dhaifu gravitropic majibu.

Majibu ya Ukuaji

Majibu ya hisia ya mmea kwa uchochezi wa nje hutegemea wajumbe wa kemikali (homoni). Homoni za mimea huathiri nyanja zote za maisha ya mmea, kutoka kwa maua hadi kuweka matunda na kukomaa, na kutoka kwa phototropism hadi kuanguka kwa majani. Uwezekano kila kiini katika mmea kinaweza kuzalisha homoni za mimea. Wanaweza kutenda katika seli zao za asili au kusafirishwa kwa sehemu nyingine za mwili wa mmea, na majibu mengi ya mmea yanayohusisha ushirikiano wa synergistic au wa kupinga wa homoni mbili au zaidi. Kwa upande mwingine, homoni za wanyama huzalishwa katika tezi maalum na kusafirishwa kwenye tovuti ya mbali kwa ajili ya hatua, na hufanya peke yake.

Homoni za mimea ni kundi la vitu vya kemikali visivyohusiana vinavyoathiri morphogenesis ya mimea. Homoni kuu tano za mimea ni jadi ilivyoelezwa: auxins (hasa IAA), cytokinins, gibberellins, ethylene, na asidi absisiki. Aidha, virutubisho vingine na hali ya mazingira vinaweza kuwa kama sababu za ukuaji.

Auxins

Neno auxin linatokana na neno la Kigiriki auxein, ambalo linamaanisha “kukua.” Auxins ni homoni kuu zinazohusika na upungufu wa seli katika phototropism na gravitropism. Pia hudhibiti upambanuzi wa meristem ndani ya tishu za mishipa, na kukuza maendeleo ya jani na utaratibu. Wakati auxins nyingi za synthetic zinatumika kama dawa za kuulia wadudu, IAA ni auxin pekee inayotokea kwa kawaida inayoonyesha shughuli za kisaikolojia. Utawala wa Apical-kukandamiza malezi ya bud imara - husababishwa na auxins zinazozalishwa katika meristem ya apical. Maua, kuweka matunda na kukomaa, na uzuiaji wa abscission (kuanguka kwa jani) ni majibu mengine ya mimea chini ya udhibiti wa moja kwa moja au wa moja kwa moja wa auxins. Auxins pia hufanya kama relay kwa madhara ya mwanga wa bluu na majibu nyekundu-nyekundu.

Matumizi ya kibiashara ya auxins yanaenea katika vitalu vya mimea na kwa ajili ya uzalishaji wa mazao. IAA ni kutumika kama mizizi homoni kukuza ukuaji wa mizizi adventitious juu ya vipandikizi na majani detached. Kutumia auxins ya synthetic kwa mimea ya nyanya katika greenhouses inakuza Matumizi ya nje ya auxin inakuza maingiliano ya mazingira ya matunda na kuacha kuratibu msimu wa kuvuna. Matunda kama vile matango yasiyokuwa na mbegu yanaweza kuingizwa kuweka matunda kwa kutibu maua ya mimea yasiyotengenezwa na auxins.

Cytokinins

Athari za cytokinini ziliripotiwa mara ya kwanza ilipogunduliwa kuwa kuongeza endosperm kiowevu ya nazi kwa kuendeleza majusi ya mimea katika utamaduni yalichochea ukuaji wao. Sababu ya ukuaji wa kuchochea ilipatikana kuwa cytokinini, homoni inayoendeleza cytokinesis (mgawanyiko wa seli). Karibu 200 cytokinini zinazotokea asili au synthetic zinajulikana hadi sasa. Cytokinini ni nyingi sana katika tishu zinazokua, kama vile mizizi, majusi, na matunda, ambapo mgawanyiko wa seli unatokea. Cytokinins hujulikana kuchelewesha senescence katika tishu za majani, kukuza mitosis, na kuchochea upambanuzi wa meristem katika shina na mizizi. Madhara mengi juu ya maendeleo ya mimea ni chini ya ushawishi wa cytokinins, ama kwa kushirikiana na auxin au homoni nyingine. Kwa mfano, utawala wa apical unaonekana kutokana na usawa kati ya auxins unaozuia buds za nyuma, na cytokinini zinazoendeleza ukuaji wa bushier.

Gibberellins

Gibberellins (GAS) ni kundi la karibu 125 homoni kupanda kuhusiana karibu kwamba kuchochea risasi elongation, mbegu kuota, na matunda na maua kukomaa. Gas ni synthesized katika mizizi na shina meristems apical, majani vijana, na majani ya mbegu. Katika maeneo ya miji, wapinzani wa GA wakati mwingine hutumika kwa miti chini ya mistari ya nguvu ili kudhibiti ukuaji na kupunguza mzunguko wa kupogoa.

Gesi huvunja dormancy (hali ya ukuaji na maendeleo yaliyozuiliwa) katika mbegu za mimea zinazohitaji yatokanayo na baridi au mwanga ili kuota. Asidi ya Abscisic ni mpinzani mwenye nguvu wa hatua ya GA. Madhara mengine ya gesi ni pamoja na kujieleza jinsia, maendeleo ya matunda yasiyo na mbegu, na kuchelewa kwa senescence katika majani na matunda. Zabibu zisizo na mbegu hupatikana kupitia mbinu za kuzaliana za kawaida na zina mbegu zisizojulikana ambazo zinashindwa kuendeleza. Kwa sababu gesi ni zinazozalishwa na mbegu, na kwa sababu maendeleo ya matunda na shina elongation ni chini ya udhibiti GA, aina hizi za zabibu kwa kawaida kuzalisha matunda madogo katika makundi kompakt. Kukomaa zabibu ni mara kwa mara kutibiwa na GA kukuza matunda ukubwa kubwa, kama vile mashada looser (tena inatokana), ambayo inapunguza mfano wa maambukizi koga (Kielelezo\(\PageIndex{3}\)).

Kielelezo\(\PageIndex{3}\): Katika zabibu, matumizi ya asidi ya gibberellic huongeza ukubwa wa matunda na hufungua kuunganisha. (mikopo: Bob Nichols, USDA)

Asidi ya Abscisic

Asidi ya ascisic ya homoni ya mimea (ABA) iligunduliwa kwanza kama wakala unaosababisha abscission au kuacha kwa bolls za pamba. Hata hivyo, tafiti za hivi karibuni zinaonyesha kwamba ABA ina jukumu ndogo tu katika mchakato wa abscission. ABA hujilimbikiza kama majibu ya hali ya mazingira yanayokusumbua, kama vile maji mwilini, joto la baridi, au urefu wa siku uliofupishwa. Shughuli zake zinahesabu madhara mengi ya kukuza ukuaji wa gesi na auxins. ABA inhibits shina elongation na induces dormancy katika buds lateral.

ABA induces dormancy katika mbegu kwa kuzuia kuota na kukuza awali ya protini kuhifadhi. Mimea ilichukuliwa na hali ya hewa kali inahitaji muda mrefu wa joto baridi kabla mbegu kuota. Utaratibu huu hulinda mimea michache kutoka kukua mapema mno wakati wa hali ya hewa isiyo ya joto wakati wa majira ya baridi. Kama homoni hupungua hatua kwa hatua juu ya majira ya baridi, mbegu hutolewa kutoka dormancy na inakua wakati hali ni nzuri katika spring. Athari nyingine ya ABA ni kukuza maendeleo ya buds za majira ya baridi; inahusisha uongofu wa meristem ya apical ndani ya bud dormant. Unyevu wa udongo wa chini husababisha ongezeko la ABA, ambalo husababisha stomata kufungwa, kupunguza kupoteza maji katika buds za baridi.

Ethylene

Ethylene inahusishwa na kukomaa kwa matunda, uharibifu wa maua, na kuanguka kwa majani. Ethylene ni isiyo ya kawaida kwa sababu ni gesi tete (C ₂ H ₄). Mamia ya miaka iliyopita, wakati taa za barabara za gesi ziliwekwa kwenye mitaa ya jiji, miti ambayo ilikua karibu na vituo vya taa ilianzisha viti vilivyopotoka, vilivyoenea na kumwaga majani yao mapema kuliko inavyotarajiwa. Madhara haya yalisababishwa na ethylene volatilizing kutoka taa.

Tishu za kuzeeka (hasa majani ya kuhisi) na nodes ya shina huzalisha ethylene. Athari inayojulikana zaidi ya homoni, hata hivyo, ni kukuza matunda ya kukomaa. Ethylene huchochea uongofu wa wanga na asidi kwa sukari. Watu wengine huhifadhi matunda yasiyoiva, kama vile parachichi, katika mfuko wa karatasi uliofunikwa ili kuharakisha kukomaa; gesi iliyotolewa na tunda la kwanza kukomaa itaharakisha kukomaa kwa matunda yaliyobaki. Ethylene pia kuchochea majani na matunda abscission, maua fading na kuacha, na kukuza kuota katika baadhi ya nafaka na kupanda kwa balbu na viazi.

Ethylene hutumika sana katika kilimo. Wakulima wa matunda ya kibiashara hudhibiti muda wa kukomaa kwa matunda na matumizi ya gesi. Horticulturalists kuzuia majani kuacha katika mimea mapambo kwa kuondoa ethylene kutoka greenhouses kutumia mashabiki na uingizaji hewa.

Homoni zisizo za jadi

Utafiti wa hivi karibuni umegundua idadi ya misombo ambayo pia huathiri maendeleo ya mmea. Majukumu yao hayaeleweki zaidi kuliko madhara ya homoni kuu zilizoelezwa hadi sasa.

Jasmonates kucheza jukumu kubwa katika majibu ya ulinzi kwa herbivory. Viwango vyao vinaongezeka wakati mmea unajeruhiwa na mchungaji, na kusababisha ongezeko la metabolites ya sekondari ya sumu. Wanachangia uzalishaji wa misombo tete ambayo huvutia maadui wa asili wa wadudu. Kwa mfano, kutafuna mimea ya nyanya na viwavi husababisha kuongezeka kwa viwango vya asidi ya jasmonic, ambayo husababisha kutolewa kwa misombo tete ambayo huvutia wadudu wa wadudu.

Oligosaccharins pia hufanya jukumu katika ulinzi wa mimea dhidi ya maambukizi ya bakteria na vimelea. Wanatenda ndani ya nchi kwenye tovuti ya kuumia, na pia inaweza kusafirishwa kwenye tishu nyingine. Strigolactones kukuza mbegu kuota katika baadhi ya aina na kuzuia maendeleo ya apical lateral kwa kukosekana kwa auxins. Strigolactones pia ina jukumu katika kuanzishwa kwa mycorrhizae, chama cha mutualistic cha mizizi ya mimea na fungi. Brassinosteroids ni muhimu kwa michakato mingi ya maendeleo na ya kisaikolojia. Ishara kati ya misombo hii na homoni nyingine, hasa auxin na gesi, huongeza athari zao za kisaikolojia. Utawala wa Apical, kuota mbegu, gravitropism, na upinzani wa kufungia wote huathiriwa na homoni. Ukuaji wa mizizi na kuacha matunda huzuiliwa na steroids.

Plant Majibu ya Upepo na Kugusa

Risasi ya upepo wa mimea ya pea karibu na trellis, wakati mti unakua kwa pembe kwa kukabiliana na upepo mkali uliopo. Hizi ni mifano ya jinsi mimea inavyoitikia kugusa au upepo.

Mwendo wa mmea unaosababishwa na shinikizo la mwelekeo wa mara kwa mara huitwa thigmotropism, kutoka kwa maneno ya Kigiriki thigma inayomaanisha “kugusa,” na tropism inayoashiria “mwelekeo.” Tendrils ni mfano mmoja wa hili. Eneo la meristematic la tendrils ni kugusa sana nyeti; kugusa mwanga kutachochea majibu ya haraka ya coiling. Viini vinavyowasiliana na mkataba wa uso wa msaada, wakati seli upande wa pili wa msaada hupanua. Matumizi ya asidi ya jasmonic inatosha kuchochea coiling tendril bila kichocheo cha mitambo.

Jibu la thigmonastic ni majibu ya kugusa huru ya mwelekeo wa kichocheo. Katika flytrap ya Venus, majani mawili yaliyobadilishwa yameunganishwa kwenye kizuizi na imefungwa na tani nyembamba kama vile pande zote za nje. Nywele ndogo ziko ndani ya mtego. Wakati wadudu brushes dhidi ya nywele hizi trigger, kugusa mbili au zaidi ya wao katika mfululizo, majani karibu haraka, mtego mawindo. Glands juu ya uso wa jani hutoa enzymes ambazo hupunguza wadudu polepole. Virutubisho vilivyotolewa vinatumiwa na majani, ambayo hufungua tena kwa ajili ya chakula cha pili.

Thigmomorphogenesis ni mabadiliko ya maendeleo ya polepole katika sura ya mmea unaosababishwa na matatizo ya mitambo ya kuendelea. Wakati miti hupiga upepo, kwa mfano, ukuaji wa kawaida hupigwa na shina huenea. Kuimarisha tishu, hasa xylem, huzalishwa ili kuongeza ugumu kupinga nguvu ya upepo. Watafiti wanadhani kwamba matatizo ya mitambo induces ukuaji na tofauti ili kuimarisha tishu. Ethylene na jasmonati huenda huhusishwa na thigmomorphogenesis.

Unganisha na Kujifunza

Tumia orodha upande wa kushoto ili uende kwenye sinema tatu fupi: mtego wa kuruka wa Venus ukamata mawindo, kufungwa kwa maendeleo ya vipeperushi vya mimea nyeti, na kupigwa kwa tendrils.

Majibu ya Ulinzi dhidi ya Herbivores na Pathogens

Mimea inakabiliwa na aina mbili za maadui: herbivores na vimelea. Herbivores mimea kubwa na ndogo ya matumizi kama chakula, na kutafuna kikamilifu. Pathogens ni mawakala wa magonjwa. Hizi microorganisms zinazoambukiza, kama vile fungi, bakteria, na nematodes, huishi mbali na mmea na kuharibu tishu zake. Mimea imeanzisha mikakati mbalimbali ya kukata tamaa au kuua washambuliaji.

Mstari wa kwanza wa ulinzi katika mimea ni kizuizi kisichoweza kuingizwa na kisichoweza kuingizwa. Bark na cuticle ya waxy inaweza kulinda dhidi ya wadudu. Vipimo vingine dhidi ya mimea ni pamoja na miiba, ambayo ni matawi yaliyobadilishwa, na miiba, ambayo ni majani yaliyobadilishwa. Wanavunja moyo wanyama kwa kusababisha uharibifu wa kimwili na kuchochea misuli na athari za mzio. Ulinzi wa nje wa mmea unaweza kuathiriwa na uharibifu wa mitambo, ambayo inaweza kutoa hatua ya kuingia kwa vimelea. Ikiwa mstari wa kwanza wa ulinzi umevunjika, mmea lazima utumie seti tofauti za utaratibu wa ulinzi, kama vile sumu na enzymes.

Metabolites ya sekondari ni misombo ambayo si moja kwa moja inayotokana na usanisinuru na si lazima kwa kupumua au ukuaji wa mimea na maendeleo. Metabolites nyingi ni sumu, na zinaweza hata kuwa mbaya kwa wanyama wanaowaingiza. Baadhi ya metabolites ni alkaloids, ambayo huzuia wadudu na harufu mbaya (kama vile mafuta tete ya mint na sage) au ladha ya mbu (kama uchungu wa quinine). Alkaloidi nyingine huathiri herbivores kwa kusababisha ama kusisimua kupita kiasi (caffeine ni mfano mmoja) au uthabiti unaohusishwa na opioids. Baadhi ya misombo huwa sumu baada ya kumeza; kwa mfano, glycol sianidi katika mizizi ya mihogo hutoa sianidi tu juu ya kumeza na herbivore.

Majeraha ya mitambo na mashambulizi ya mchungaji huamsha utaratibu wa ulinzi na ulinzi wote katika tishu zilizoharibiwa na kwenye maeneo mbali zaidi na eneo la kuumia. Baadhi ya athari za ulinzi hutokea ndani ya dakika: wengine zaidi ya masaa kadhaa. Seli zilizoambukizwa na zinazozunguka zinaweza kufa, na hivyo kuacha kuenea kwa maambukizi.

Ishara ya umbali mrefu husababisha majibu ya utaratibu yenye lengo la kuzuia mchungaji. Kama tishu zinaharibiwa, jasmonates inaweza kukuza awali ya misombo ambayo ni sumu kwa wadudu. Jasmonates pia husababisha awali ya misombo tete ambayo huvutia parasitoids, ambayo ni wadudu ambao hutumia hatua zao zinazoendelea katika au juu ya wadudu mwingine, na hatimaye kuua jeshi lao. Mti huu unaweza kuamsha abscission ya tishu zilizojeruhiwa ikiwa imeharibiwa zaidi ya kutengeneza.

Muhtasari

Mimea hujibu mwanga kwa mabadiliko katika morpholojia na shughuli. Mnurururisho kwa nuru nyekundu hubadilisha phytochrome ya photoreceptor kwa fomu yake ya mwanga-nyekundu ya kunyonya mwanga- Fomu hii inadhibiti kuota na maua katika kukabiliana na urefu wa siku, pamoja na kuchochea photosynthesis katika mimea dormant au wale tu waliojitokeza kutoka kwenye udongo. Vipokezi vya rangi ya bluu, cryptochromes, na phototropins huwajibika kwa phototropism. Amyloplasts, ambayo ina vidonge vya wanga nzito, mvuto wa hisia. Shoots inaonyesha gravitropism hasi, wakati mizizi inaonyesha gravitropism chanya. Kupanda homoni-misombo ya asili inayotokea synthesized kwa kiasi ndogo-inaweza kutenda wote katika seli zinazozalisha na katika tishu za mbali na viungo. Auxins ni wajibu wa utawala apical, ukuaji wa mizizi, ukuaji directional kuelekea mwanga, na majibu mengine mengi ya ukuaji. Cytokinins kuchochea mgawanyiko wa seli na kukabiliana na utawala apical katika shina. Gibberellins kuzuia dormancy ya mbegu na kukuza ukuaji wa shina. Asidi ya Abscisic husababisha dormancy katika mbegu na buds, na hulinda mimea kutokana na kupoteza maji kwa kiasi kikubwa kwa kukuza kufungwa kwa stomatal. Gesi ya ethylene inaharakisha kukomaa kwa matunda na kuacha majani. Mimea hujibu kugusa na harakati za haraka (thigmotropy na thigmonasty) na ukuaji wa polepole tofauti (thigmomorphogenesis). Mimea imebadilika utaratibu wa ulinzi dhidi ya wadudu na vimelea. Vikwazo vya kimwili kama gome na miiba hulinda tishu za zabuni. Mimea pia ina ulinzi wa kemikali, ikiwa ni pamoja na metabolites ya sekondari ya sumu na homoni, ambayo hutoa utaratibu wa ulinzi wa ziada.

faharasa

asidi ya absisiki (ABA)

kupanda homoni kwamba induces dormancy katika mbegu na viungo vingine

abscission

mchakato wa kisaikolojia unaosababisha kuanguka kwa chombo cha mmea (kama vile jani au kushuka kwa petal)

auxin

kupanda homoni kwamba mvuto kiini elongation (katika phototropism), gravitropism, utawala apical na ukuaji wa mizizi

kromofori

molekuli ambayo inachukua mwanga

cryptochrome

protini kwamba inachukua mwanga katika mikoa ya bluu na ultraviolet ya wigo wa mwanga

sitokinini

kupanda homoni ambayo inakuza mgawanyiko kiini

ethylene

tete kupanda homoni kwamba ni kuhusishwa na matunda kukomaa, maua wilting, na kuanguka majani

gibberellin (GA)

kupanda homoni kwamba stimulates risasi elongation, mbegu kuota, na kukomaa na kuacha ya matunda na maua

majasmonati

familia ndogo ya misombo inayotokana na asidi fatty asidi linoleic

gravitropism hasi

ukuaji mbali na mvuto wa dunia

oligosaccharin

homoni muhimu katika ulinzi kupanda dhidi ya maambukizi ya bakteria na vimelea

photomorphogenesis

ukuaji na maendeleo ya mimea katika kukabiliana na mwanga

photoperiodism

tukio la michakato ya kupanda, kama vile kuota na maua, kulingana na wakati wa mwaka

phototropin

bluu-mwanga receptor ambayo inakuza phototropism, stomatal ufunguzi na kufunga, na majibu mengine ambayo kukuza usanisinuru

phototropism

kupiga mwelekeo wa mmea kuelekea chanzo cha mwanga

phytochrome

kupanda rangi protini ambayo ipo katika aina mbili kubadilishwa (Pr na Pfr) na mediates mabadiliko morphologic katika kukabiliana na mwanga nyekundu

gravitropism chanya

ukuaji kuelekea kituo cha mvuto wa Dunia

statolith

(pia, amyloplast) kupanda organelle ambayo ina CHEMBE nzito wanga

strigolactone

homoni kwamba kukuza mbegu kuota katika baadhi ya aina na huzuia maendeleo lateral apical kutokana na kukosekana kwa auxins

thigmomorphogenesis

majibu ya maendeleo ya kugusa

tigmonastic

ukuaji wa mwelekeo wa mmea huru wa mwelekeo ambao mawasiliano hutumiwa

thigmotropism

directional ukuaji wa mmea katika kukabiliana na mawasiliano ya mara kwa mara