Abstract
The analysis of diurnal oscillatory movements of tobacco leaves was used in the diagnosis of viral infection of plants. The oscillatory helices circumscribed by a growing leaf of a healthy plant were regular, but some deviations, particularly in the transition points, were recorded.
In order to make clear the cause of these irregularities of trajectory, the course of elongation of leaf petiole and blade in relation to localization and shift of zones of elongation during ontogenesis was analysed. The present analysis is similar to that described by the author's earlier experiments with pea roots. Oscillatory curves circumscribed by petiole, projected on a horizontal plane, were compared with curves circumscribed by the blade tip. The analysis of the leaves of different ages enabled us to study this process in dependence on growth rate. It was confirmed that oscillations are a result of elongation; the extent of oscillations is quantitatively dependent on the growth rate. An analysis of the zones of growth showed that in petiole the active meristems are localized near to its base while in the leaf lamina they move gradually during the ontogenesis from the apical to the basal part of the leaf blade. Active meristems of young rapidly growing leaves are localized approximately in the middle of the blade while those of old leaves were found in close proximity to the base of the lamina. The growth rate of petiole can be expressed in hundreds of mm per hour (4.8×10−2 mm h−1); half of this value was recorded for its apical part. The growth rate of leaf blade was found approximately ten times higher (3.2×10−1 mm h−1).
The oscillatory movements of growing leaf consists of two integrate components: of oscillations originating in the base of the petiole and of oscillations of leaf blade the centrum of which is localized in the basal third of the blade.
The arrangement of the experiments did not enable us to determine to what extent the phototropic response of leaf blade participates in leaf movements. The movements of leaves of an intact plant are evidently affected by rhythmic stem oscillations. Stem is an integral part of a system which participates in the transfer of information in plants.
Abstract
V předložené práci jsou sledovány faktory ovlivňující pravidelnost trajektorie oscilačních pohybů rostoucích listů tabáku (Nicotiana tabacum cv. Samsun) registrovaných sběrnou filmovou metodou (obr. [2–3]. Detailně byly sledovány oscilační pohyby rostoucích řapíků listů a zvláště jejich čepelí (tab. 1–6, obr. [2.–5]. Velikost amplitud oscilačních pohybů v horizontálním průmětu byla porovnána s polohami zón nejrychlejšího dloužení a s hodnotou růstových rychlostí v řapíku a čepeli během ontogeneze listů (tab. 7–11, obr. [6–8]. Zóny nejrychlejšího dloužení řapíku se nacházejí v těsné blízkosti kloubu řapíku (2–4 mm), směrem k čepeli dloužení poklesá až na polovinu maximálních hodnot. V rostoucí čepeli se posunuje zóna maximálního dloužení od špičky k bázi. V době největšího růstu jsou meristémy lokalizovány ve středu čepele a v dalším vývoji se posunují k její bázi (obr. 6).
V řapíku kolísá růstová rychlost řádově v setinách milimetrů za hodinu (4,8×10−2 mm h−1), v čepeli jsou zjištěné rychlosti dloužení v průměru o jeden řád větší (3,2×10−1 mm h−1).
Výsledky potvrzují základní tezi o spojitosti oscilací s dlouživým růstem: čím mohutnější dlouŝivý růst orgánu, tím lze očekávat větší amplitudy oscilací. Naopak, s ustávajícím růstem odeznívají i oscilační pohyby.
Byly porovnávány obě metody registrace oscilačních pohybů listů tabáku opisované jednak špičkou listové čepele, jednak krajními body vyznačenými na řapíku [obr. 9]. Ukazuje se, že druhý způsob registrace (dle oscilací řapíku) odstraňuje nepravidelnosti trajektorie dané druhotnými pohyby čepele a eventuálně fototropickými pohyby listu. V rámci celé rostliny k tomu ještě přistupují cirkumnutace osy (Gurevič aIoffe 1968, 1970).
Je diskutována možnost interpretovat oscilační pohyby rostoucích listů v rámci systému plagiotropicky řízeného dlouživého růstu, kde odchylky značí zpětně vazebné opravy směru, obdobně jak to navrhl autor pro geotropicky řízený růst klíčního kořene hrachu (Spurný 1968 a, b).
Article PDF
Similar content being viewed by others
Avoid common mistakes on your manuscript.
References
Avery, G. S. Jr.: Structure and development of the tobacco leaf.—Amer. J. Bot.20: 565–592, 1933.
Baillaud, L.: La circumnutation des tiges volubiles et des vrilles.—Ann. biol.34: 17–28, 1958.
Blume, J.: Folgen die Blattbewegungen einer Pflanze unter Einwirkung eines künstlichen periodischen Licht-Dunkelwechsel einen ökonomischen Prinzip?.—Z. Bot.49: 253–265, 1961.
Brauner, L.: Phototropismus und Photonastie der Laubblätter.—In:Ruhland, W. (ed.): Handbuch der Pflanzenphysiologie, Bd. 17/1. Pp. 472–491. Springer Verlag, Berlin 1959.
Bünning, E.: Über den Erregungsvorgang bei der phototropischen Reizung vonPhaseolus Gelenken.—Jahrb. wiss. Bot.84: 335–357, 1937.
Bünning, E., Blume, J.: Analysis of the effect of interrupted light and abnormal light-dark cycles on the endogenous diurnal rhythms..—Z. Bot.51: 52–60, 1963.
Bünning, E., Moser, I.: Influence of water on the circadian rhythm ofPhaseolus (using heavy water).—Naturwissenschaften55: 450–451, 1968.
Frimmel, F.: Dynamická tabakometria. [Dynamic tobaccometry.].—Pôdohospodárstvo (Bratislava)1: 264–288, 1954.
Gurevich, B. Kh., Ioffe, A. A.: [Physiological rhythms in plant system (According to data on leaf movement rhythms)]. in Russ.—Fiziol. Rast.15: 443–449, 1968.
Gurevich, B. Kh., Ioffe, A.A.: [New evidence on the conduction in the plant of circadian rhythms (Oscillations of biological clocks)]. in Russ.—Bot. Zh.55: 77–81, 1970.
Heatcote, D. G.: A new type of rhythmic plant movement: micronutation.—J. exp. Bot.17: 690–695, 1966.
Karvé, A. D., Jagajinni, S. G.: Pigment system involved in the photoperiodic entrainment of circadian movements.—Naturwissenschaften53: 181, 1966.
Millet, B.: Analyse des rythmes de croissance de la fève (Vicia faba L.). Thèse, Univ. Besançon, Fac. Sci. 132 pp., 1970.
Novák, J.: Wachstumsmodifikation und Bewegungsänderungen bei Tabakmosaik-virus-infizierten Tabakpflanzen.—Phytopathol. Z.51: 41–61, 1964.
Novák, J., Spurný, M.: Über eine Methode der Filmaufnahmen des Wachstumsrhythmus der Tabakblätter.—Bild u. Ton21: 185–186, 1968.
Spurný, M.: Phasen des Quellungsmechanismus keinender Erbsensamen (Pisum sativum L.).—Flora155: 167–180, 1964.
Spurný, M.: A film study of growth activity of hypocotyl in the early phases of the germinating pea seed.—Biol. Plant.7: 335–348, 1965.
Spurný, M.: Spiral feedback oscillations of growing hypocotyl with radicle inPisum sativum L.—Biol. Plant.8: 381–392, 1966.
Spurný, M.: Evidence of a feedback control system in the growing hypocotyl and radicle as related to the effect of spiral oscillations and geoperception by the root tip inPisum sativum L.—Folia Fac. Sci. nat. Univ. purkynianae brunensis, Biol.9 (5): 91–97, 1968a.
Spurný, M.: Effect of root tip amputation on spiral oscillations of the growing hypocotyl with radicle of the pea (Pisum sativum L.).—Biol. Plant.10: 98–111, 1968b.
Spurný, M., Novák, J.: Auswertung der Filmaufzeichnungen bei verändlicher Gegenstandsweite.—Bild u. Ton15: 300–302, 1962.
Yin, H. C.: Studies on the nystinastic movement of the leaves ofCarica papaya.—Amer. J. Bot.28: 250–261, 1941.
Author information
Authors and Affiliations
Additional information
Address: Soříčí 3b. Brno. Czechoslovakia.
Rights and permissions
About this article
Cite this article
Spurný, M. Diurnal oscillatory movements of growing leaves of tobacco. Biol Plant 14, 14–27 (1972). https://doi.org/10.1007/BF02920898
Received:
Published:
Issue Date:
DOI: https://doi.org/10.1007/BF02920898