根冠为何能控制根的向地性生长?从分子角度来分析

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如何用实验的方法证明根冠对根的向地性生长有作用~

根冠细胞中常含有淀粉体,且多集中分布在细胞下方。一些水生植物和对重力不敏感的攀援植物根冠细胞中往往没有淀粉体。因此多数人认为,细胞中淀粉体的分布可能与根的向地生长有一定的关系。淀粉体有平衡石的作用,它们把重力传至质膜,质膜是感受重力的敏感部位,进而引起一系列生化反应和向地性有关物质的产生和移动,最后导致根的向地性生长。

若把根部倒立,与正常的根部形成对照,其他条件保持不变,应该会产生预想结果

根冠细胞是活细胞。
根冠是位于根尖前端的一种保护结构.形状如冠,具有保护根尖生长点不受土壤摩擦、损伤的作用.根冠由多层松散排列的薄壁细胞组成.当根端向土壤深处生长时,根冠的薄壁细胞不断受到磨损和脱落,同时新的根冠细胞又不断地从顶端分生组织产生,使其补充而仍旧保持原状.另外,根冠外层细胞壁高度粘液化,往往可以减少根与土壤颗粒之间的摩擦.根冠还是控制根部向地性的一种组织,是感受重力的部位.单子叶植物的根冠由生长点最尖端的一层原始细胞形成的.双子叶植物生长点最尖端的一层原始细胞,除形成根冠外,并形成表皮原.一切陆生植物都具有根冠.水生植物在水中生长时,则不形成根冠.

根向地性的机理


教材课后的习题很难理解,查阅了一些资料,摘录了一些关于生长素如何导致根的向地性观点。

试验表明,Ca2+ 在向重力性反应中起着重要的作用。均匀地外施Ca2+ 于根上,水平放置,发现Ca2+ 向根的下侧移动。将含有钙离子螫合剂(如EDTA)的琼脂块放在横放玉米根的根冠上,无向重力性反应,如改用含Ca2+ 的琼脂块,则恢复向重力性反应。进一步研究发现,玉米根内有钙调素,根冠中的钙调素浓度是伸长区的4倍。外施钙调素的抑制剂于根冠,则根丧失向重力性反应。

现在很观点认为,感受重力的细胞器是平衡石(statolith)。平衡石原指甲壳类动物一种器官中管理平衡的砂粒,起着平衡石的作用。植物的平衡石是指淀粉体(amyloplast),一个细胞内有4~12个淀粉体,每个淀粉体外有一层膜,内有1~8个淀粉粒。植物体内平衡石的分布因器官而异。根部的平衡石在根冠中,茎部的平衡石分布在维管束周围的1~2层细胞。平衡石受重力影响下,下沉在细胞底部,刺激内质网释放出Ca2+。

当根垂直生长时,根冠的IAA均衡地分布在根的两侧,导致根垂直伸长。但当根水平生长时,根冠淀粉体(平衡石)沉降到细胞底部,内质网释放的Ca2+  也主要分布于细胞底部。研究得知Ca2+  可能作为IAA库,吸引IAA到根的下侧;Ca2+  也可能使组织对IAA敏感,增加细胞对IAA的反应强度。因此根冠底部的IAA就较多或生理反应加强。导致IAA分布于根下侧的量多于根上侧的。过多的IAA就抑制根下侧细胞的延长,最终使根向下弯曲生长。

有人综合提出向重力性的机理:根横放时,平衡石沉降到细胞下侧的内质网上,产生压力,诱发内质网释放Ca2+  到细胞质内,Ca2+  和钙调素结合,激活细胞下侧的钙泵和生长素泵,于是细胞下侧积累过多钙和生长素,影响该侧细胞的生长。



当然是脱落酸啊,好像在生物必修三第三章第三节里提到脱落酸主要分布在根冠,萎蔫的叶片和成熟的果实上。


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