Gravitropismus

Gravitropismus, auch Geotropismus, bezeichnet eine gerichtete Wachstums- oder Orientierungsreaktion von Pflanzen auf die Schwerkraft. Typischerweise zeigen Wurzeln einen positiven Gravitropismus (sie wachsen nach unten), während Sprosse und Triebe einen negativen Gravitropismus aufweisen (sie wachsen nach oben).

Der Gravitationssensor befindet sich in spezialisierten Zellen der Wurzelhaube und des Sprossgewebes, den Statocyten bzw. Columellazellen. In diesen Zellen lagern Amyloplasten, die als Statoliten wirken: Durch die Gravitation sedimentieren sie und lösen einen mechanischen Reiz aus. Dieser Reiz wird in eine biochemische Signalkette überführt, die zu einer Umverteilung des Hormons Auxin führt. Der Auxintransport wird durch Transportproteine wie die PIN-Familien kontrolliert, wodurch sich die räumliche Verteilung des Hormons im Gewebe ändert.

Aus der gravitativ bedingten Auxinverteilung folgen unterschiedliche Wachstumsraten auf den gegenüberliegenden Seiten der gequellten Gewebe. In Wurzeln führt eine höhere Auxinkonzentration auf der unteren Seite zur Hemmung des Zellwachstums dort, wodurch die Wurzel nach unten kippt. In Sprossachsen verursacht die höhere Auxinkonzentration auf der unteren Seite eine stärkere Zellstreckung, wodurch der Spross nach oben wächst. Der Gravitropismus wird durch weitere Umweltfaktoren wie Licht (Phototropismus) oder mechanische Reize moduliert.

Der Gravitropismus ist ein grundlegender Wachstumsmechanismus, der die Orientierung von Pflanzen im Bodenraum ermöglicht und in Experimenten unter Schwerelosigkeit sowie mit Clinostaten untersucht wird.