O que é Geotropismo ou Gravitropismo?

O geotropismo É a influência da gravidade no movimento das plantas. O geotropismo vem das palavras "geo", que significa terra e "tropismo", que significa movimento provocado por um estímulo (Öpik & Rolfe, 2005).

Nesse caso, o estímulo é a gravidade e o que move é a planta. Como o estímulo é a gravidade, esse processo também é conhecido como gravitropismo (Chen, Rosen & Masson, 1999, Hangarter, 1997).

Por muitos anos, esse fenômeno despertou a curiosidade dos cientistas, que investigaram como esse movimento ocorre nas plantas.

Muitos estudos mostraram que diferentes áreas da planta crescem em direções opostas (Chen et al., 1999, Morita, 2010, Toyota e Gilroy, 2013).

Observou-se que a gravidade desempenha um papel fundamental na orientação das partes de plantas: a parte superior, formada pela haste e folhas, cresce para cima (gravitropismo negativo), enquanto que a zona inferior constituído pela raízes, cresce para baixo na direção da gravidade (gravitropismo positivo) (Hangarter, 1997).

Esses movimentos, mediados pela gravidade, garantem que as plantas desempenhem suas funções adequadamente.

O topo está voltado para a luz solar para a fotossíntese, e a parte inferior está de frente para a parte inferior da terra, de modo que as raízes podem chegar água e os nutrientes necessários para o seu desenvolvimento (Chen et al., 1999 ).

Como o geotropismo acontece?

As plantas são extremamente sensíveis ao ambiente, eles podem influenciar o seu crescimento, dependendo dos sinais que recebem, por exemplo, luz, gravidade, toque, nutrientes e água (Wolverton, Paya, & TOSKA, 2011).

O geotropismo é um fenômeno que ocorre em três fases:

1. Detecção: a percepção da gravidade é realizada por células especializadas chamadas estatocistos.

2. Transdução e transmissão: o estímulo físico da gravidade é convertido em um sinal bioquímico que é transmitido para outras células da planta.

3. Responder: as células receptoras crescem de tal forma que é gerada uma curvatura que altera a orientação do órgão. Assim, as raízes crescem para baixo e as hastes para cima, independentemente da orientação da planta (Masson et al., 2002; Toyota e Gilroy, 2013).

Figura 1. Exemplo de geotropismo em uma planta. Observe a diferença na orientação das raízes e do caule. Editado por: Katherine Briceño.

Geotropismo nas raízes

O fenômeno da inclinação da raiz em direção à gravidade foi estudado pela primeira vez há muitos anos. No famoso livro "O poder do movimento nas plantas", Charles Darwin relatou que as raízes das plantas tendem a crescer em direção à gravidade (Ge & Chen, 2016).

A gravidade é detectada na ponta da raiz e esta informação é transmitida para a zona de alongamento, para manter a direção do crescimento.

Se as mudanças de orientação no que diz respeito ao campo de gravidade, as células respondem alterando o seu tamanho, de tal modo que a ponta da raiz para continuar a crescer no mesmo sentido da gravidade apresentando geotropismo positivo (Sato, Hijazi, Bennett, Vissenberg, & Swarup , 2017; Wolverton et al., 2011).

Darwin e Ciesielski mostraram que havia uma estrutura na ponta das raízes que era necessária para ocorrer o geotropismo, essa estrutura era chamada de "cap".

Eles postularam que o cap era responsável por detectar mudanças na orientação das raízes, no que diz respeito à força da gravidade (Chen et al., 1999).

Estudos posteriores mostraram que na capa há células especiais que sedimentam na direção da gravidade, essas células são chamadas de estatocistos.

Os estatocistos contêm estruturas semelhantes às pedras, chamadas amiloplastos, porque estão cheias de amido. As amiloplastas densamente acolchoadas assentam diretamente na ponta das raízes (Chen et al., 1999, Sato et al., 2017, Wolverton et al., 2011).

A partir de estudos recentes de biologia celular e molecular, a compreensão do mecanismo que governa a geotropia radicular foi melhorada.

Demonstrou-se que este processo requer o transporte de uma hormona de crescimento chamado auxina, tais transporte é conhecido como o transporte de auxina polar (Chen et al, 1999;. Sato et al, 2017).

Isto foi descrito em 1920 no modelo Cholodny-Wentz, que propõe que as curvaturas do crescimento devido a uma distribuição desigual de auxina (Öpik & Rolfe, 2005).

Geotropismo nas hastes

Um mecanismo similar ocorre nos caules das plantas, com a diferença de que suas células respondem diferentemente à auxina.

Nas brotações das hastes, o aumento da concentração local de auxina promove a expansão celular; o oposto acontece com as células da raiz (Morita, 2010; Taiz & Zeiger, 2002).

A sensibilidade diferencial à auxina ajuda a explicar a observação original de Darwin de que os caules e raízes respondem de maneira oposta à gravidade. Em ambas as raízes e caules, a auxina se acumula em direção à gravidade, na parte inferior.

A diferença é que as células-tronco respondem de maneira oposta às células da raiz (Chen et al., 1999, Masson et al., 2002).

Nas raízes, a expansão celular é inibida no lado inferior e a curvatura em direção à gravidade é gerada (gravitropismo positivo).

Nas hastes, a auxina também se acumula no lado inferior, no entanto, a expansão celular aumenta e resulta na curvatura do tronco na direção oposta à gravidade (gravitropismo negativo) (Hangarter, 1997; Morita, 2010; Zeiger, 2002).

Referências

1. Chen, R., Rosen, E. e Masson, P.H. (1999). Gravitropismo em plantas superiores. Fisiologia Vegetal, 120, 343-350.
2. Ge, L. e Chen, R. (2016). Gravitropismo negativo nas raízes das plantas. Nature Plants, 155, 17-20.
3. Hangarter, R. P. (1997). Gravidade, luz e planta. Plant, Cell and Environment, 20, 796-800.
4. Masson, P.H., Tasaka, M., Morita, M.T., Guan, C., Chen, R., Masson, P.H., ... Chen, R. (2002). Arabidopsis thaliana: um modelo para o estudo do gravitropismo da raiz e do rebento (pp. 1-24).
5. Morita, M. T. (2010). Detecção de Gravidade Direcional em Gravitropismo. Annual Review of Plant Biology, 61, 705-720.
6. Öpik, H., & Rolfe, S. (2005). A fisiologia das plantas floridas. (C. U. Press, Ed.) (4a ed.).
7. Sato, E.M., Hijazi, H., Bennett, M. J., Vissenberg, K., & Swarup, R. (2017). Novos insights sobre a sinalização gravitrópica da raiz. Journal of Experimental Botany, 66 (8), 2155-2165.
8. Taiz, L. e Zeiger, E. (2002). Fisiologia Vegetal (3a ed.). Sinauer Associates.
9. Toyota, M. e Gilroy, S. (2013). Gravitropismo e sinalização mecânica em plantas. American Journal of Botany, 100 (1), 111-125.
10. Wolverton, C., Paya, A. M., & Toska, J. (2011). O ângulo da capa radicular e a taxa de resposta gravitrópica estão desacoplados no mutante Arabidopsis pgm-1. Physiology Plantarum, 141, 373-382.