Fototropisme: Auxin, fototropiner og planters vækst mod eller fra lys

Fototropisme: Hvordan auxin og fototropiner styrer planters vækst mod eller fra lys — lær mekanismerne, positive/negative reaktioner og konkrete eksempler.

Fototropisme er vækst i lysets retning. Fototropisme er almindeligt forekommende hos planter, men kan også forekomme hos andre organismer, f.eks. svampe. De celler på planten, der er længst væk fra lyset, har et plantevæksthormon kaldet auxin, som får fototropisme til at opstå. Det får planten til at få aflange celler på den side, der er længst væk fra lyset.

Hvad betyder positiv og negativ fototropisme?

Fototropisme er en af de mange plantetropismer eller bevægelser, som reagerer på ydre stimuli. Vækst mod en lyskilde er positiv fototropisme, mens vækst væk fra lys kaldes negativ fototropisme. De fleste planteskud har positiv fototropisme. Rødder har normalt negativ fototropisme, selv om gravitropisme kan spille en større rolle i rodadfærd og -vækst. Nogle af vinranternes skudspidser udviser negativ fototropisme, hvilket gør det muligt for dem at vokse mod mørke, faste genstande og klatre op ad dem.

Mekanismen bag fototropisme — auxin og celleudvidelse

Auxin samler sig hovedsageligt på den mørke side af stammen og stimulerer celleudvidelsen. Således vil cellerne på den side, der ikke er direkte udsat for lys, vokse hurtigere end den modsatte side, og stammen vil bøje sig mod lyskilden.

Bag denne enkle beskrivelse ligger flere velkendte processer:

• Polær auxintransport — Auxin flyttes aktivt gennem plantevævet ved hjælp af transportproteiner (fx PIN-proteiner), så der kan dannes en koncentrationsforskel mellem lyssiden og skyggesiden.
• Cellevægslæsning — Øget auxinkoncentration aktiverer protonpumper i cellemembranen, hvilket sænker pH i cellevæggen. Det stimulerer vækst‑proteiner (f.eks. expansiner), som blødgør cellevæggen og tillader cellen at udvide sig, når væske trænger ind.
• Tidsmæssig og rumlig regulering — Auxin niveauet og fordelingen ændres lokalt i væksthormonsensitivt væv (f.eks. skudspidsen og det underliggende cellelag), hvilket giver en kontrolleret bøjning mod lyset.

Blåt lys og fototropiner

Fototropisme i planter som Arabidopsis thaliana styres af receptorer for blåt lys kaldet fototropiner. Andre lysfølsomme receptorer i planter omfatter fytokromer, der registrerer rødt lys, og kryptokromer, der registrerer blåt lys.

Fototropiner (bruges navnligt: PHOT1 og PHOT2 hos Arabidopsis) virker ved at:

• registrere blåt lys og gennemgå autophosphorylering (en kemisk ændring),
• udløse signaler, der ændrer lokaliseringen eller aktiviteten af auxintransportører, så auxin akkumuleres på skyggesiden,
• koordinere vækstsvaret, så planten bøjer mod lyskilden.

Historiske eksperimenter og bevis

Charles Darwin og hans søn udførte i 1800‑tallet klassiske eksperimenter med kimplanter og 'coleoptiler' (dækblade hos korn) og viste, at plantens spids er nødvendigt for fototropisk respons. Hvis spidsen fjernes, eller hvis en uigennemtrængelig skive (fx en lille plade) sættes under spidsen, bortfalder bøjningen. Dette pegede tidligt på, at et signal fra spidsen sendes til vækstzonen — senere identificeret som auxin.

Variationer og biologisk betydning

Fototropisme varierer mellem arter og vævs-typer og har flere økologiske fordele:

• For unge skud sikrer positiv fototropisme, at blade og fotosynteseaktivt væv vender mod lyset for bedre lysopsamling.
• I skyggefulde miljøer hjælper det planter med at konkurrere om lys ved at rette væksten mod åbninger i kronen eller lysskakter.
• Hos klatreplanter kan negativ fototropisme i skudspidserne være en strategi til at finde og bevæge sig mod faste, mørke strukturer at klatre på.

Andre forhold, der påvirker fototropisme

• Interaktion med andre signaler — Gravitropisme, temperatur, vand og mekaniske stimuli kan modificere fototropisk respons, så plantens samlede vækstretning er resultatet af flere påvirkninger.
• Genetiske variationer — Mutationer i gener for fototropiner, auxintransportører (fx PIN) eller andre signal‑komponenter kan ændre eller fjerne fototropisme.
• Lysstyrke og bølgelængde — Blåt lys er særlig effektivt til at aktivere fototropiner, mens rødt lys gennem fytokromer kan påvirke andre vækstprocesser.

Samlet set er fototropisme et velkoordineret samspil mellem lysopfattelse og hormonel regulering, hvor auxin og blåt‑lys‑receptorer som fototropiner spiller centrale roller i at forme plantens retning og vækst i forhold til omgivelsernes lysforhold.

Spørgsmål og svar

Q: Hvad er fototropisme?

Q: Hvilke andre organismer end planter kan udvise fototropisme?

Q: Hvad er det plantevæksthormon, der får fototropisme til at forekomme?

Q: Hvad sker der med cellerne på den side, der er længst væk fra lyset, i en plante med positiv fototropisme?

Q: Hvad er forskellen mellem positiv og negativ fototropisme?

Q: Hvad kaldes det fænomen, når vinplanternes skudspidser vokser mod mørke, faste genstande?

Q: Hvilke receptorer i planter er ansvarlige for at styre fototropismen i Arabidopsis thaliana?

Søg efter bogstav