Elongation and circumnutation oscillations of hypocotyl of pine seedlings (Pinus silvestris L.)

Abstract

The elongation of pine seedlings (Pinus silvestris L.) is associated with nutation movements. Trajectories of these growth oscillations were recorded by film technique in horizontal and vertical projection during a three day period of growth. On the basis of these data the parameters of elongation and nutation oscillations,i.e. rate, amplitudes and frequency of oscillations, were calculated and their changes during plant development compared. Oscillation trajectories are circular or elliptic spirals the amplitudes of which are increasing with the age of hypocotyl from 1.5 mm to 7.5 mm. The frequencies of nutations are decreasing during the growth from 0.5 to 0.2 rev. h⁻¹. On the other hand, the growth rate of hypocotyl increased from values near to 10⁻³ mm h⁻¹ at the beginning of the experiment to 4×10⁻¹ mm h⁻¹ recorded at the end of the third day. The zone of nutation curvature was slightly transferred from the middle of the hypocotyl toward the apex and its location has not been identical with that of elongation. This indicates that the system controlling nutation oscillations need not be identical with that controlling direction of elongation. At a certain stage of development behaviour of the decapitated pine hypocotyl is analogical to that of the root without the centre of georeception. A possibility of analogy of the system controlling direction of hypocotyl growth and of the system proposed for geotropical control of root growth is discussed.

Abstract

Hypokotyl klíčních rostlin borovice lesní (Pinus silvestris L.) vykonává při dlouživém růstu nutační pohyby. Dráhy těchto růstových oscilací byly filmově zaznamenávány po dobu 3 dnů v horizontálním a vertikálním průmětu. Ze získaných dat byly vyhodnoceny parametry dlouživého růstu a nutačních oscilací, tj. růstová rychlost, amplituda a frekvence oscilací a jejich změny během vývoje rostlin (obr. 1). Oscilační dráhy jsou kruhové až elipčité šroubovice s amplitudami zvětšujícími se se stářím hypokotylu; frekvence nutací se zpomaluje během růstu z počátečních hodnot 0,5 na 0,2 ot/h. Růstová rychlost hypokotylu se s vývojem rostliny zvětšuje z hodnot 1.10⁻³ na 4.10⁻¹ mm/h.

Poloha zóny nutačního křivení není konstantní, ale přemíst'uje se směrem k apexu; ale toto místo neodpovídá poloze zóny nejrychlejšího dloužení (obr. 2a, 3). Z toho lze soudit, že řídící systém nutačních oscilací nemusí být identický se systémem ovládajícím směr dloužení hypokotylu.

Dekapitovaný hypokotyl borovice se v určité fázi chová analogicky jako kořen zbavený centra geopercepce (obr. 4); je diskutována vhodnost analogie řídícího systému pro směr růstu hypokotylu s geokontrolním systémem v kořenech.