Magnetotropism

Magnetotropism är rörelsen eller växttillväxten som svar på stimulansen från magnetfältet i växter (särskilt jordbruksväxter) runt om i världen. Som en naturlig miljöfaktor på jorden orsakar variationer av magnetfältsnivå många biologiska effekter, inklusive groningshastighet , blomningstid , fotosyntes , biomassaackumulering , aktivering av kryptokrom och skotttillväxt .

Biologiska effekter

Som ett adaptivt beteende erkänns magnetotropism som en metod för att förbättra jordbrukets framgång, med hjälp av den väl studerade växtmodellen, Arabidopsis thaliana , en typisk liten växt som är infödd i Europa och Asien med välkända genomiska funktioner. År 2012, Xu et al. genomförde ett nästan noll magnetfältsexperiment under vitt ljus och långa dagar med hjälp av den hemgjorda utrustningen för att kombinera tre par Helmholtz-spolar i vertikal, nord-sydlig, öst-västlig riktning som kompenserar nästan noll magnetfält. Xu noterade att under magnetfältet nästan noll, fördröjer Arabidopsis thaliana blomningstiden genom att ändra transkriptionsnivån för tre kryptokromrelaterade florigengener : PHYB , CO och FT ; Arabidopsis thaliana inducerade också längre hypokotyllängd under vitt ljus i det nästan noll magnetiska fältet jämfört med standard geomagnetiska fält och antingen mörka eller vita ljusförhållanden. Dessutom biomassa i magnetfältet nästan noll medan Arabidopsis thaliana växlar från vegetativ tillväxt till reproduktiv tillväxt. Inte förrän nyligen genomförde Agliassa ett liknande experiment som fortsatte Xu et al. s upptäckt fann att Arabidopsis thaliana fördröjer blomningen genom att förkorta stjälklängden och minska bladstorleken. Detta uttryck visar att magnetfältet nästan noll har orsakat nedreglering av flera blommande gener, inklusive FT- gener i meristem och blad, som är kryptokromrelaterat .

Fysiologisk mekanism

Även om preliminära experiment har visat ett brett spektrum av effekter på grund av magnetfältet, har mekanismen ännu inte klarlagts. Efter att ha vetat att fördröjningen av blomningen nedreglerar kryptokromrelaterade gener som påverkas av magnetfältet nästan noll under blått ljus, tar kryptokrom som en potentiell magnetosensor av några överväganden. Baserat på radikalparmodellen kryptokrom vara magnetosensorn i den ljusberoende magnetoreceptionen eftersom kryptokrom har utvecklat en betydande roll för växtbeteende, inklusive mottagning och reglering av blått ljus, de-etiolation , dygnsrytm och fotolyas . I fotoaktiveringsprocessen träffar blått ljus kryptokrom och accepterar en foton till Flavin medan tryptofan tar emot en foton av en annan tryptofandonator samtidigt. På grund av det geomagnetiska fältet skulle denna kombination rotera från jordens sydpol till jordens nordpol och omvandla de två enskilda fotonerna tillbaka till sina inaktiva vilotillstånd under aerob miljö. Baserat på några beteendeförändringar på grund av variationer i magnetfältet har många växtforskare uppmärksammat att kryptokrom är kandidaten för den magneto-sensoriska receptorn. Hittills har interaktionerna mellan signaler och magnetoreceptormolekyler ännu inte upptäckts, vilket lämnar potentiellt utrymme för framtida forskning samtidigt som en förståelse för magnetotropism skulle vara betydelsefull för att förbättra livsformer och ekologi som jordbruk .