Gravitropismo

Definición de gravitropismo

Las plantas utilizan hormonas (mensajeros químicos) y otros sofisticados mecanismos biológicos para responder a los estímulos ambientales, en losque desarrollan sus tallos, raíces u hojas hacia el estímulo o alejándose de él. Estos comportamientos se denominan tropismos.

Los tropismos en las plantas incluyen el fototropismo (respuesta a la luz), el trigmotropismo (respuesta al tacto) y el gravitropismo (respuesta a la gravedad). La definición de gravitropismo se muestra a continuación.

El gravitropismo también se denomina a veces geotropismo porque el crecimiento puede describirse como un movimiento hacia la tierra ("geo").

Tipos de gravitropismo

Varios órganos de las plantas responden a la gravedad de distintas formas. Aquí hablaremos del ortogravitropismo, el diagravitropismo y el plagiogravitropismo.

También distinguiremos entre dos tipos de ortogravitropismo: gravitropismo positivo y negativo.

Ortogravitropismo

El gravitropismo en las plantas puede ser ortogravitrópico, lo que significa que la dirección del crecimiento de la planta es paralela a la atracción de la gravedad. El ortogravitropismo puede subdividirse en gravitropismo positivo y negativo.

Gravitropismo positivo

El gravitropismopositivo se refiere al crecimiento en la misma dirección que la atracción de la gravedad, esdecir, hacia abajo (o hacia el centro de la Tierra). Este crecimiento lo suelen mostrar las raíces primarias para captar suficiente agua y nutrientes, así como para garantizar un anclaje seguro en el suelo.

Gravitropismo negativo

Gravitropismo negativo se refiere al crecimiento hacia arriba, normalmente mostrado por brotes que crecen hacia arriba incluso en ausencia de luz. Este crecimiento se denomina gravitropismo negativo porque su dirección es opuesta a la atracción de la gravedad. Este crecimiento hacia arriba garantiza que las hojas estén en la posición adecuada para una fotosíntesis y respiración eficientes.

Sin embargo, hay algunos casos en los que las raíces también muestran gravitropismo negativo. Por ejemplo, algunas especies de mangles producen raíces aéreas especializadas llamadas neumatóforos. Los neumatóforos crecen hacia arriba desde raíces laterales profundas para ayudar a los mangles a absorber oxígeno en suelos anegados.

Otras respuestas gravitrópicas

Además de ortogravitrópicas, las respuestas de las plantas a la gravedad también pueden ser diagravitrópicas o plagiogravitrópicas.

Diagravitrópico significa que el crecimiento del órgano vegetal es perpendicular a la atracción de la gravedad. Esto puede observarse en rizomas (como el jengibre) y estolones (como las fresas) que crecen horizontalmente.

Por otro lado, plagiogravitrópico significa que el crecimiento del órgano vegetal se produce en ángulo con respecto a la atracción de la gravedad. Esto puede observarse en las raíces laterales. El crecimiento lateral de las raíces en el ángulo preferido respecto a la raíz primaria (que suele crecer verticalmente) proporciona a la planta un medio más eficaz de explorar el entorno para adquirir recursos locales.

Ejemplo de gravitropismo

Si se cambia la orientación de una planta, sus raíces iniciarán una reacción gravitrópica para reorientarse a su orientación original de crecimiento hacia abajo. Supongamos que se voltea de lado una plántula de maíz. En unos 20 o 30 minutos, las células de la parte superior de la raíz, cerca de la punta, empezarán a alargarse más rápidamente que las de la parte inferior, lo que hará que la raíz se doble hacia abajo. A medida que pase el tiempo, la raíz se alargará y se curvará hasta que se reoriente de modo que la punta de la raíz mire hacia abajo, como estaba antes de voltear la planta de lado.

Este ejemplo de comportamiento gravitrópico positivo en una plántula de maíz se visualiza a continuación en la Figura 1.

Por otra parte, los brotes de las plantas tienden a crecer hacia arriba. Supongamos que una planta de Coleus se pone de lado. Al cabo de una hora, empieza a formarse una curvatura gravitrópica en la punta del brote. Las hojas que rodean la base de la planta se realinean y se colocan en una postura más horizontal, igual que estaban antes de poner la planta de lado. Observa que el gravitropismo no se limita a los tallos y las raíces, ya que otros órganos de la planta, como las hojas, también perciben la gravedad y responden a ella.

Este ejemplo de comportamiento gravitrópico positivo en una planta Coleus se visualiza en la Figura 2 a continuación.

¿Y las raíces laterales? Como ya se ha mencionado, la respuesta gravitrópica también puede observarse en las raíces laterales. En Arabidopsis -una pequeña hierba que pertenece a la familia de la mostaza-, las raíces laterales crecen en un ángulo progresivamente oblicuo.

Tras la emergencia, sus raíces laterales tienden a curvarse hacia un ángulo inicial preferido (que suele ser bastante superficial), luego se enderezan y crecen en este ángulo durante un tiempo. Pueden empezar a curvarse abruptamente hasta alcanzar un ángulo casi vertical hacia abajo, lo que podría dar lugar a un sistema radicular axial, o pueden mantener un ángulo poco profundo durante mucho tiempo, lo que podría dar lugar a un sistema radicular expandido radialmente.

Este ejemplo de comportamiento plagiogravitrópico en Arabidopsis se visualiza en la Figura 3 a continuación.

¿Cómo se produce el gravitropismo en las plantas?

El gravitropismo es un proceso complejo que puede resumirse en cuatro fases básicas: percepción, transducción intracelular, translocación y reacción.

Repasaremos brevemente cada una de estas fases, pero ten en cuenta que existen diversas explicaciones sobre el gravitropismo y que sus mecanismos siguen siendo objeto de investigación por parte de muchos científicos.

Fase de percepción

La fase de percepciónes aquella en la que la célula percibe la dirección de la gravedaddebido al desplazamiento de un componente celular. La percepción se produce generalmente en el casquete radicular que cubre el meristemo apical de la raíz. Dicho desplazamiento puede ser en forma de:

1. El protoplasto presionando contra la pared celular.

2. Un orgánulo pesado lleno de almidón, como el amiloplasto o el estatolito, que permite a la planta percibir la gravedad acumulándose y pesando sobre la célula.

Fase de transducción intracelular

La fase detransducción intracelulares aquella en la que la percepción de la dirección de la gravedad produce una asimetría en la célula a través de su estructura y/o bioquímica. Aunque no se sabe con certeza cómo se produce este paso del proceso, los científicos piensan que dicha asimetría podría adoptar la forma de:

1. Asimetría del calcio en las células.

2. La activación localizada de determinados canales iónicos en la membrana plasmática.

3. Un cambio en la estructura y distribución de los elementos del citoesqueleto.

4. Una alteración de los plasmodesmos .

Fase de translocación

Durante la fase detranslocación se produce un desplazamiento en las células perceptoras, que da lugaral movimiento de una o varias señales hacia el lugar de la fase de reacción a ambos lados del órgano. Una de estas señales es la auxina, una hormona vegetal que promueve la elongación celular.

Fase de reacción

La fase de reacción es aquella en la que la acumulación de señales como la auxina promueve un ritmo diferencial de elongacióncelular:

1. En las raíces, una concentración elevada de auxina ralentiza el alargamiento celular, haciendo que las células crezcan lentamente en el lado inferior mientras crecen normalmente en el lado superior, lo que hace que la raíz se doble hacia abajo, hacia la región donde hay una concentración elevada de auxina.

2. En los brotes, una concentración elevada de auxina estimula la elongación celular, haciendo que el brote se doble hacia arriba, alejándose del lugar con mayor concentración de auxina.

Importancia del gravitropismo en las plantas

El gravitropismo es importante en el crecimiento y desarrollo de las plantas. Es una estrategia que permite a las plantas competir por los recursos de su entorno inmediato y reanudar el crecimiento vertical después de haber sido derribadas por el viento, la lluvia u otros factores ambientales.

Además, el gravitropismo negativo permite a las plantas proteger sus semillas de la humedad y de los patógenos que puedan estar presentes en el suelo.