Kenapa Pucuk Tumbuhan Membengkok ke Arah Cahaya?

Letakkan anak benih berhampiran tingkap dan pucuknya sering tumbuh condong ke arah cahaya. Pokok pasu di tepi tingkap pun lama-kelamaan kelihatan menghala ke luar. Gerak balas pertumbuhan mengikut arah cahaya ini dipanggil fototropisme. Pada banyak pucuk muda, cahaya biru dikesan oleh fotoreseptor yang dikenali sebagai fototropin.

Dua sisi tumbuh pada kadar berbeza

Apabila cahaya lebih kuat datang dari satu sisi, isyarat fototropin mengubah pengangkutan hormon tumbuhan auksin merentasi pucuk. Dalam pucuk yang menunjukkan fototropisme positif, lebih banyak auksin bertindak pada sisi yang terlindung daripada cahaya. Auksin menggalakkan pemanjangan sel, antara lain dengan membantu dinding sel menjadi lebih longgar sehingga sel boleh memanjang. Sel pada sisi terlindung memanjang lebih banyak daripada sel pada sisi bercahaya, dan perbezaan inilah yang menghasilkan lengkungan ke arah sumber cahaya.

Fototropisme pucuk ialah pertumbuhan tidak seimbang, bukan pucuk berpusing pada sendi. Cahaya biru dari satu arah mencetuskan pengagihan auksin yang tidak simetri; pemanjangan lebih besar pada sisi terlindung menyebabkan pucuk melengkung ke arah cahaya. Rajah skematik dan tidak mengikut skala.

Tumbuhan membaca lebih daripada satu isyarat

Arah pertumbuhan pucuk tidak ditentukan oleh cahaya semata-mata. Graviti, keadaan perkembangan dan isyarat lain turut mempengaruhi pertumbuhan, jadi bentuk akhir pucuk ialah hasil gabungan beberapa gerak balas. Tidak semua spesies atau peringkat pertumbuhan menunjukkan lengkungan yang sama kuat. Fototropisme pucuk berlaku melalui perubahan pertumbuhan sel dalam suatu tempoh, dan ia berbeza daripada gerakan pantas yang menggunakan perubahan tekanan air dalam sel khusus.

Bagaimana kita mengetahui hal ini?

Bagaimana kita tahu?

Pemerhatian
Pada 1880, Charles Darwin dan anaknya Francis memerhatikan anak benih rumput yang melengkung ke arah cahaya. Apabila hujung pucuk ditutup dengan penutup yang tidak lutsinar, pucuk tidak melengkung walaupun bahagian bawahnya disinari cahaya.
Bukti
Pada awal abad ke-20, penyelidik lain menunjukkan bahawa isyarat daripada hujung pucuk boleh melalui lapisan gelatin tetapi disekat oleh kepingan mika yang tidak telap. Pada 1920-an, Frits Went meletakkan blok agar yang telah bersentuhan dengan hujung pucuk di satu sisi pucuk yang dipotong hujungnya, dan pucuk itu melengkung walaupun dalam gelap. Pada akhir 1990-an, kajian pada tumbuhan Arabidopsis mengenal pasti fototropin, dan mutan yang kehilangan gen fototropin menunjukkan gerak balas fototropik yang sangat lemah atau tiada.
Inferens
Keputusan ini konsisten dengan model bahawa hujung pucuk mengesan cahaya, bahan kimia bergerak ke bahagian bawah, dan bahan itu mengubah pertumbuhan. Bahan itu kemudian dikenal pasti sebagai auksin.
Model
Model ringkasnya: cahaya biru dari satu arah mengaktifkan fototropin, pengangkutan auksin menjadi tidak simetri, sisi terlindung memanjang lebih banyak, dan pucuk melengkung ke arah cahaya. Model ini dikenali sebagai model Cholodny-Went.
Batasan
Model ini meringkaskan rangkaian isyarat yang lebih kompleks. Butiran pengangkutan auksin, kepekaan tisu dan sumbangan fotoreseptor berbeza mengikut spesies, organ, umur serta keadaan cahaya, dan graviti juga boleh bertindak serentak.

Aktiviti

Bahan

Kira-kira sepuluh biji kacang hijau yang telah direndam semalaman
Dua cawan atau bekas lutsinar
Tisu atau kapas lembap
Dua kotak kasut yang sama saiz, satu dengan satu lubang kecil pada satu sisi
Penggaris dan kamera telefon
Air

Langkah

Letakkan tisu lembap dalam kedua-dua cawan dan masukkan beberapa biji kacang hijau ke dalam setiap cawan. Simpan di tempat redup dan pastikan tisu sentiasa lembap sehingga pucuk setinggi beberapa sentimeter, iaitu biasanya dalam beberapa hari.
Letakkan satu cawan dalam kotak berlubang pada satu sisi, dan letakkan kotak itu di tempat yang terang supaya cahaya masuk melalui lubang itu sahaja. Letakkan cawan kedua dalam kotak yang terbuka di bahagian atas supaya cahaya sampai dari atas.
Ambil gambar setiap hari selama dua atau tiga hari dengan sudut yang sama dan ukur sudut condong pucuk jika boleh.
Selepas dua hari, putar kotak berlubang sebanyak 180 darjah dan teruskan memerhati selama satu atau dua hari lagi.

Perhatikan

Perhatikan sama ada pucuk dalam kotak berlubang melengkung ke arah lubang dan sama ada pucuk dalam kotak terbuka tumbuh lebih tegak. Perhatikan juga sama ada arah lengkungan berubah selepas kotak diputar. Lengkungan mungkin kecil pada hari pertama, dan keputusan boleh berbeza antara satu pucuk dengan yang lain. Aktiviti ini menunjukkan bahawa arah cahaya mempengaruhi arah pertumbuhan. Ia tidak menunjukkan peranan auksin, kerana auksin tidak diukur.

Keselamatan

Hanya orang dewasa yang boleh menggunting lubang pada kotak. Basuh tangan selepas memegang tisu dan kacang yang lembap, dan jangan makan kacang yang ditumbuhkan dalam cawan.

Uji KefahamanSoalan 1 daripada 3

Apakah yang secara langsung menyebabkan pucuk melengkung ke arah cahaya?