Paraheliotropism

Paraheliotropism hänvisar till fenomenet där växter orienterar sina blad parallellt med inkommande ljusstrålar, vanligtvis som ett sätt att minimera överskottsljusabsorption. Överdriven ljusabsorption kan orsaka en mängd olika fysiologiska problem för växter, inklusive överhettning, uttorkning, förlust av turgor , fotoinhibering , fotooxidation och fotorespiration , så paraheliotropism kan ses som ett fördelaktigt beteende i miljöer med starkt ljus. Inte alla växter uppvisar detta beteende, men det har utvecklats i flera linjer (t.ex. både Styrax camporum och Phaseolus vulgaris uppvisar paraheliotropisk rörelse).

Fysiologisk grund

Även om alla mekanistiska aspekter av detta beteende ännu inte har klarlagts (t.ex. bevis tyder på att differentiellt genuttryck är involverat, men detaljerna har ännu inte fastställts), men många av de fysiologiska aspekterna av paraheliotropisk rörelse, åtminstone i Phaseolus vulgaris (den vanligaste böna), är väl förstått. I denna växt påverkas dagliga bladrörelser av två huvudfaktorer: en endogen dygnsrytmoscillator och ljusinducerade signaler. Fysiskt utförs rörelsen av turgorberoende förändringar i volymen av kortikala parenkymceller (kallade motorceller) i en turgorkänslig del av växten som kallas pulvinus , belägen i föreningspunkten mellan bladbasen och bladskaftet . Den kumulativa effekten av volymförändringar i dessa motoriska celler visar sig på vävnads-/organnivån som en svullnad eller krympning av ena eller båda sidor av pulvinus, vilket resulterar i omorientering av det intilliggande bladet. Kalium och klorid har visat sig vara de viktigaste osmolyterna som är involverade i processen, och plasmamembranplacerade protonpumpar och jontransportörer har visat sig spela en avgörande roll för att skapa osmotisk potential . Hormonerna IAA och ABA är också involverade i processen och spelar antagonistiska roller, där IAA inducerar pulvinär svullnad och ABA inducerar pulvinär krympning. Blått ljus har också visat sig inducera snabb pulvinär krympning.

Som ett adaptivt beteende

Växter kräver ljus för att utföra fotosyntes , men att ta emot för mycket ljus kan vara lika skadligt för en växt som att få inte tillräckligt med ljus. Ett överskott av ljus leder till tre huvudsakliga övergripande fysiologiska problem: ett överskott av fotokemisk energi leder till skapandet av reaktiva syrearter, som är extremt skadliga för många cellulära strukturer; temperaturen på växtens celler blir så hög att proteiner denaturerar och/eller att enzymkinetiken påverkas negativt; och transpirationen ökar, vilket resulterar i förluster av turgor och fotokemisk effektivitet. Paraheliotropisk rörelse kan hjälpa en växt att undvika dessa problem genom att begränsa mängden ljus som faktiskt absorberas av växten; när löv är placerade parallellt med inkommande ljus, fångar de bara en liten bråkdel av de fotoner som de skulle fånga upp om de var placerade vinkelrätt mot det inkommande ljuset. Så i huvudsak undviker paraheliotropa växter de fysiologiska konsekvenserna av överskott av ljus genom att helt enkelt undvika ljus. År 2003, Bielenberg et al. använde två Phaseolus- arter, en kvantsensor , en ljusmätare , en termoelementmätare och en inklinometer för att kvantitativt demonstrera effektiviteten av detta tillvägagångssätt: blad som visade paraheliotropt beteende upplevde lägre fotonflödestätheter (ljusintensitet), lägre temperaturer och högre vatten -användningseffektivitet .