ชีววิทยาเล่ม3: ชีววิทยาเล่ม3

การตอบสนองของพืช

การตอบสนองของพืชต่อสิ่งแวดล้อม

1. การเคลื่อนไหวเนื่องจากการเจริญเติบโต (growth movement)
- การตอบสนองต่อสิ่งเร้าภายนอก (paratonic movement หรือ stimulus movement)
- การตอบสนองที่เกิดจากสิ่งเร้าภายใน (autonomic movement)
2. การเคลื่อนไหวเนื่องมาจากการเปลี่ยนแปลงแรงดันเต่ง (turgor movement)
3. การตอบสนองของพืชต่อสารควบคุมการเจริญเติบโต
การเคลื่อนไหวที่เกิดเนื่องจากการเจริญเติบโต (growth movement)
1. การตอบสนองที่เกิดจากสิ่งเร้าภายนอก (paratonic movement หรือstimulus movement) มี 2 แบบคือ
1.1 แบบมีทิศทางเกี่ยวข้องสัมพันธ์กับสิ่งเร้า (tropism หรือ tropic movement)

การตอบสนองแบบนี้อาจจะทำให้ส่วนของพืชโค้งเข้าหาสิ่งเร้าเรียกว่า positive tropism

หรือเคลื่อนที่หนีสิ่งเร้าที่มากระตุ้นเรียกว่า negative tropism จำแนกได้ตามชนิดของสิ่งเร้าดังนี้
1.1.1 โฟโททรอปิซึม (phototropism) เป็นการตอบสนองของพืชที่ตอบสนองต่อสิ่งเร้าที่เป็นแสงพบว่าที่

ปลายยอดพืช (ลำต้น) มีทิศทางการเจริญเติบโตเจริญเข้าหาแสงสว่าง(positive phototropism)

ส่วนที่ปลายรากจะมีทิศทางการเจริญเติบโตหนีจากแสงสว่าง (negative phototropism)

1.1.2 จีโอทรอปิซึม (geotropism)

เป็นการตอบสนองของพืชที่ตอบสนองต่อแรงโน้มถ่วงของ

โลกโดยรากพืชจะเจริญเข้าหาแรงโน้มถ่วงของโลก (positive geotropism)

เพื่อรับน้ำและแร่ธาตุจากดิน ส่วนปลายยอดพืช (ลำต้น)

จะเจริญเติบโตในทิศทางตรงข้ามกับแรงโน้มถ่วงของโลก (negative geotropism) เพื่อชูใบรับแสงสว่าง

1.1.3 เคมอทรอปิซึม (chemotropism)

เป็นการตอบสนองของพืชโดยการเจริญเข้าหาหรือหนีจากสารเคมีบางอย่าง

ที่เป็นสิ่งเร้าเช่นการงอกของหลอดละอองเรณูไปยังรังไข่ของพืชโดยมีสารเคมีบางอย่างเป็นสิ่งเร้า

1.1.4 ไฮโดรทรอปิซึม (hydrotropism) เป็นการตอบสนองของพืชที่ตอบสนองต่อความชื้น

ซึ่งรากของพืชจะงอกไปสู่ที่มีความชื้น

1.1.5 ทิกมอทรอปิซึม (thigmotropism)

เป็นการตอบสนองของพืชบางชนิดที่ตอบสนองต่อการสัมผัสเช่น การเจริญของมือเกาะ (tendril)

ซึ่งเป็นโครงสร้างที่ยื่นออกไปพันหลักหรือเกาะบนต้นไม้อื่นหรือพืชพวกที่ลำต้นแบบเลื้อยจะ

พันหลักในลักษณะบิดลำต้นไปรอบๆเป็นเกลียว เช่น ต้นตำลึง ต้นพลู ต้นองุ่น ต้นพริกไทย เป็นต้น

1.2 แบบมีทิศทางที่ไม่สัมพันธ์กับทิศทางของสิ่งเร้า (nasty หรือ nastic movement)
การตอบสนองแบบนี้จะมีทิศทางคงที่คือ การเคลื่อนขึ้นหรือลงเท่านั้น ไม่ขึ้นกับทิศทางของสิ่งเร้า
การบานของดอกไม้ (epinasty) เกิดจากกลุ่มเซล์ด้านในหรือด้านบนของกลีบดอก

ยืดตัวหรือขยายขนาดมากกว่ากลุ่มเซลล์ด้านนอกหรือด้านล่าง
การหุบของดอกไม้ (hyponasty) เกิดจากกลุ่มเซลล์ด้านนอกหรือด้านล่าง

ของกลีบดอกยืดตัวหรือขยายขนาดมากกว่ากลุ่มเซลล์ด้านมนหรือด้านบน ตัวอย่างเช่น
- ดอกบัว ส่วนมากมักหุบในตอนกลางคืนและบานในตอนกลางวัน
- ดอกกระบองเพชร ส่วนมากจะบานในตอนกลางคืนและหุบในตอนกลางวัน
การบานของดอกไม้ขึ้นอยู่กับชนิดของพืชและสิ่งเร้าเช่น อุณหภูมิ ความชื้น แสง เป็นต้น

ถ้าสิ่งเร้าเป็นแสงแล้วทำให้เกิดการตอบสนอง (เกิดการเคลื่อนไหว ด้วยการบานการหุบของดอกไม้)

โฟโตนาสที (photonasty) ถ้าอุณหภูมิเป็นสิ่งเร้าก็เรียกว่า เทอร์มอนาสที (thermonasty)

ตัวอย่างเช่น ดอกบัวส่วนมากมักหุบในตอนกลางคืนและบานในตอนกลางวันแต่ดอกกระบองเพชรจะบานใน

ตอนกลางคืนและจะหุบในตอนกลางวัน ที่เป็นเช่นนี้เนื่องจากในตอนกลางคืนจะ

มีอุณหภูมิต่ำหรือเย็นลงทำให้กลุ่มเซลล์ด้านในของกลีบดอกเจริญมากกว่า

ด้านนอกจึงทำให้กลีบดอกบานออกแต่ตอนกลางวันอากาศอุ่น

ขึ้นอุณหภูมิสูงขึ้นจะทำให้กลุ่มเซลล์ด้านนอกเจริญยืด

ตัวมากกว่าดอกจะหุบการบานและการหุบของดอกไม้มีเวลาจำกัด

เท่ากับการเจริญของเซลล์ของกลีบดอก เมื่อเซลล์เจริญยืดตัวเต็มที่แล้วจะ

ไม่หุบหรือบานอีกต่อไปกลีบดอกจะโรยและหลุดร่วงจากฐานดอกการบานและการหุบ

ของดอกไม้มีเวลาจำกัด เท่ากับการเจริญของเซลล์ของกลีบดอก

เมื่อเซลล์เจริญยืดตัวเต็มที่แล้วจะไม่หุบหรือบานอีกต่อไป กลีบดอกจะโรยและหลุดร่วงจากฐานดอก
โฟโตนาสที (photonasty)

2. การตอบสนองที่เกิดจากสิ่งเร้าภายในของต้นพืชเอง (autonomic movement)
เป็นการตอบสนองที่เกิดจากการกระตุ้นจากสิ่งเร้าภายใน

จำพวกฮอร์โมนโดยเฉพาะออกซิน ทำให้การเจริญของลำต้นทั้งสองด้านไม่เท่ากัน ได้แก่
2.1 การเอนหรือแกว่งยอดไปมา (nutation movement)

เป็นการเคลื่อนไหวที่เกิดเฉพาะส่วนยอดของพืชสาเหตุเนื่องจากด้านสองด้านของลำต้น (บริเวณยอดพืช)

เติบโตไม่เท่ากันทำให้ยอดพืชโยกหรือแกว่งไปมาขณะที่ปลายยอดกำลังเจริญเติบโต
2.2 การบิดลำต้นไปรอบๆเป็นเกลียว (spiral movement)

เป็นการเคลื่อนไหวที่ปลายยอดค่อยๆบิดเป็นเกลียวขึ้นไป

เมื่อเจริญเติบโตขึ้นซึ่งเป็นการเคลื่อนไหวที่มองไม่เห็นด้วยตาเปล่า

โดยปกติเราจะมองเห็นส่วนยอดของพืชเจริญเติบโตขึ้นไปตรงๆ แต่แท้จริงแล้วในส่วนที่เจริญขึ้นไปนั้นจะบิดซ้ายขวาเล็กน้อย เนื่อง

จากลำต้นทั้งสองด้านเจริญเติบโตไม่เท่ากันเช่นเดียวกับนิวเทชัน

ซึ่งเรียกว่า circumnutation พืชบางชนิดมีลำต้นอ่อนทอดเลื้อยและพันหลักในลักษณะการบิดลำต้น

ไปรอบๆเป็นเกลียวเพื่อพยุงลำต้นเรียกว่า twiningเช่น การพันหลักของต้นมะลิวัลย์ พริกไทย อัญชัน ตำลึง ฯลฯ

การเคลื่อนไหวที่เกิดเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงแรงดันเต่ง (turgor movement)
ปกติพืชจะมีการเคลื่อนไหวตอบสนองต่อการสัมผัส (สิ่งเร้าจากภายนอก)

ช้ามากแต่มีพืชบางชนิดที่ตอบสนองได้เร็ว โดยการสัมผัสจะไปทำให้มี

การเปลี่ยนแปลงของปริมาณน้ำภายในเซลล์ทำให้แรงดันเต่ง (turgor pressure)

ของเซลล์เปลี่ยนแปลงไป ซึ่งเป็นไปอย่างรวดเร็วและไม่ถาวรซึ่งมีหลายแบบคือ
1. การหุบของใบจากการสะเทือน (contract movement)
- การหุบใบของต้นไมยราบตรงบริเวณโคนก้านใบและโคนก้านใบย่อยจะมีกลุ่มเซลล์ชนิดหนึ่ง

(เซลล์พาเรงคิมา) เรียกว่า พัลไวนัส (pulvinus) ซึ่งเป็นเซลล์ที่มีขนาดใหญ่และ

ผนังเซลล์บาง มีความไวสูงต่อสิ่งเร้าที่มากระตุ้นเช่น การสัมผัส เมื่อสิ่งเร้ามา

สัมผัสหรือกระตุ้นจะมีผลทำให้แรงดันเต่งของกลุ่มเซลล์ดังกล่าวเปลี่ยนแปลงอย่างรวด

เร็วคือเซลล์จะสูญเสียน้ำให้กับเซลล์ข้างเคียงทำให้ใบหุบลงทันทีหลังจากนั้น

สักครู่น้ำจะซึมผ่านกลับเข้าสู่เซลล์พัลไวนัสอีกแรงดันเต่งในเซลล์เพิ่มขึ้นทำให้แรงดันเต่งและใบกางออก

- การหุบของใบพืชพวกที่มีการเปลี่ยนแปลงรูปร่างไปเพื่อจับแมลงได้แก่ ใบของต้นหม้อข้าวหม้อแกงลิง

ต้นสาหร่ายข้าวเหนียว ต้นกาบหอยแครง ต้นหยาดน้ำค้าง เป็นต้น

พืชพวกนี้ถือได้ว่าเป็นพืชกินแมลงจะมีการเปลี่ยนแปลงรูปร่างของใบ

เพื่อทำหน้าที่จับแมลง ภายในใบจะมีกลุ่มเซลล์หรือขนเล็กๆ (hair)

ที่ไวต่อสิ่งเร้าอยู่ทางด้านในของใบเมื่อแมลงบินมาถูกหรือมาสัมผัสจะเกิดการสูญเสียน้ำ

ใบจะเคลื่อนไหวหุบทันทีแล้วจึงปล่อยเอนไซม์ออกมาย่อยโปรตีนของแมลงให้เป็นกรดอะมิโน

จากนั้นจึงดูดซึมที่ผิวด้านในนั้นเอง

2. การหุบใบตอนพลบค่ำของพืชตระกูลถั่ว (sleep movement)

เป็นการตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงความเข้มของแสงของพืชตระกูลถั่ว

เช่น ใบก้ามปู ใบมะขาม ใบไมยราบ ใบถั่ว ใบแค ใบกระถิน ใบผักกระเฉด เป็นต้น โดยที่ใบจะหุบ

ก้านใบจะห้อยและลู่ลงในตอนพลบค่ำ เนื่องจากแสงสว่างลดลง

ซึ่งชาวบ้านเรียกว่า “ต้นไม้นอน” แต่พอรุ่งเช้าใบก็จะกางตามเดิม

การตอบสนองเช่นนี้เกิดจากการเปลี่ยนแปลง แรงดันเต่งของกลุ่มเซลล์พัลไวนัสที่

โคนก้านใบโดยกลุ่มเซลล์พัลไวนัสนี้เป็นกลุ่มเซลล์ขนาดใหญ่และผนังเซลล์บาง

มีความไวสูงต่อสิ่งเร้าที่มากระตุ้น เมื่อไม่มีแสงสว่างหรือแสงสว่างลดลงมีผลทำให้เซลล์

ด้านหนึ่งสูญเสียน้ำให้กับช่องว่างระหว่างเซลล์ที่อยู่เคียงข้างทำให้แรงดันเต่งลดลงใบจึงหุบลง

ก้านใบจะห้อยและลู่ลง พอรุ่งเช้ามีแสงสว่างน้ำจะเคลื่อนกลับมาทำ

ให้แรงดันเต่งเพิ่มขึ้นและเซลล์เต่งดันให้ที่ลู่นั้นกางออก
3. การเปิดปิดของปากใบ (guard cell movement)

การเปิด-ปิดของปากใบขึ้นอยู่กับความเต่งของเซลล์คุม (guard cell)

ในตอนกลางวันเซลล์คุมมีกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงเกิดขึ้น ทำให้

ภายในเซลล์คุมมีระดับน้ำตาลสูงขึ้น น้ำจากเซลล์ข้างเคียงจะซึมผ่านเข้าเซลล์คุม

ทำให้เซลล์คุมมีแรงดันเต่งเพิ่มขึ้นดันให้ผนังเซลล์คุมที่แนบชิดติดกันให้เผยออกจึงทำให้ปากใบเปิด

แต่เมื่อระดับน้ำตาลลดลงเนื่องจากไม่มีกระบวนการสังเคราะห์

ด้วยแสงน้ำก็จะซึ่มออกจากเซลล์คุมทำให้แรงดันเต่งในเซลล์คุมลดลงเซลล์จะเหี่ยวและปากใบก็จะปิด
การตอบสนองต่อสิ่งเร้าของพืชด้วยการเคลื่อนไหวแบบต่างๆ

ที่เกิดขึ้นจะมีผลต่อประสิทธิภาพในการดำรงชีวิตของพืชสรุปได้ดังนี้
1. การหันยอดเข้าหาแสงสว่าง ช่วยให้พืชสังเคราะห์อาหารได้อย่างทั่วถึง
2. การหันรากเข้าสู่ศูนย์กลางของโลก ช่วยให้รากอยู่ในดินซึ่งเป็นแหล่งที่พืชได้รับน้ำและแร่ธาตุ
3. การเจริญเข้าหาสารเคมีของละอองเรณู ช่วยในการผสมพันธุ์

การขยายกลีบช่วยในการกระจายหรือรับละอองเกสร
4. การเคลื่อนไหวแบบ

nutation , spiral movement และ twining movement ช่วยให้พืชเกาะพันกับสิ่งอื่นๆสามารถชูกิ่งหรือยอด เพื่อรับแสงแดด

หรือชูดอกและผลเพื่อการสืบพันธุ์หรือกระจายพันธุ์
5. การหุบของต้นกาบหอยแครงช่วยในการจับแมลงหรืออาหาร การหุบของไมยราบช่วยในการหลบหลีกศัตรู
กลไกการตอบสนองของพืช โปรดระลึกเสมอว่าไม่ว่าจะเป็นการตอบสนองต่อปัจจัยภายนอกหรือปัจจัยภายในพืช

กระบวนการหรือกลไกที่เกิดขึ้นและขั้นตอนที่เกิดการตอบสนองจะมีความซับซ้อนมาก (Complexity )

เสมอแม้ว่าจะเกิดจากปัจจัยเพียงปัจจัยเดียวในตอนเริ่มต้น
การเจริญเข้าหาแสงสว่าง ( Positive Phototropism )

ของเยื่อหุ้มยอดอ่อนของข้าวโอ๊ต (Oat seedling coleoptile)