De meeste planten zijn in wezen geworteld op een plek en onbeweeglijk. Hoewel de factoren die ze nodig hebben voor de groei – b.v. zonlicht, mineralen en water – vaak wel aanwezig zijn in de omgeving, zijn ze niet altijd dicht genoeg bij de plant om volledig te kunnen worden benut. De natuur heeft dit probleem overwonnen door planten het opmerkelijke vermogen te geven om sommige van hun delen – b.v. wortels en scheuten – te laten groeien als reactie op die abiotische factoren. Zo hebben scheuten de neiging naar het licht toe te groeien, waardoor de fotosynthese wordt bevorderd (het fenomeen van het fototropisme), en hebben wortels de neiging naar beneden toe te groeien, waardoor de plant in de bodem wordt verankerd (de gedragsreactie die bekend staat als geotropisme (of, als alternatief, gravitropisme)). Van de vele factoren in de bodem die door de wortels worden benut, is water waarschijnlijk het belangrijkst. Water is zelfs zo belangrijk dat het niet hoeft te verbazen dat wortels een hydrotropische reactie vertonen waarbij wortels naar waterbronnen toe groeien, een gedrag dat verschilt van geotropisme.*

Hoewel zowel geo- als hydrotropisme vergelijkbaar zijn in hun vertrouwen op verschillen in groei tussen de twee ‘zijden’ van de wortel – de wortel die zich het dichtst bij de zwaartekracht/waterbron bevindt groeit langzamer ten opzichte van de wortel die zich het verst weg bevindt – hebben ze ook verschillen. Een belangrijk verschil is dat bij geotropisme het plantenhormoon auxine wordt gebruikt, terwijl bij hydrotropisme ABA (abscisinezuur) wordt gebruikt.

Met het oog op het belang van voldoende water voor een goede groei van planten – en de relevantie daarvan voor de toekomstige voedselzekerheid in de wereld, waar waterschaarste de groei van gewassen waarschijnlijk zal beperken – hebben Daniela Dietrich e.a. de hydrotropische wortelreactie verder ontleed. Hun werk benadrukt nog meer het verschil met geotropisme. In het bijzonder tonen zij aan dat hydrotropisme nog steeds optreedt in wortels waarvan het meristeem en de wortelkap zijn vernietigd door laserbehandeling, maar wordt geremd als differentiële celgroei in het cortexweefsel wordt voorkomen.

Hun elegante studie leidt tot de conclusie dat de elongatiezone van wortels een dubbele functie vervult in hydrotropisme, door zowel een waterpotentiaalgradiënt te detecteren als vervolgens differentiële groei te ondergaan. Dit staat in schril contrast met geotropisme (waar stimulus-waarneming en groeireactie ruimtelijk gescheiden zijn). Nu blijft de grote vraag – welk deel van de wortel is verantwoordelijk voor de waarneming van het geluid van water, zoals onthuld door Monica Gagliano et al. in hun studie van de bio-akoestische respons van wortels?

[Ed. – Opdat ons meer geo-fixeerde publiek niet het gevoel krijgt dat hun eigen rhizobe-gedragsinteresses verwateren door al dit gepraat over hydrotropisme, attenderen wij de lezers graag op het open-access artikel van Oliver Pouliquen et al. getiteld ‘A new scenario for gravity detection in plants: the position sensor hypothesis’, waarin zij voorstellen dat de zwaartekrachtsensor van een plant een helling detecteert en geen kracht… Dit is een van de vele artikelen in het speciale nummer van dat tijdschrift over de biofysica van de ontwikkeling van planten.
* Omdat een geotropische respons van wortels al lang bekend was, zou het moeilijk zijn om een aanvullende hydrotropische respons vast te stellen. Maar de opheldering ervan werd voor een groot deel geholpen door de ontdekking van een plant die niet reageerde op de zwaartekracht. Het gebruik van deze ageotropicum mutant van erwt (Pisum sativum) maakte het mogelijk een onderscheid te maken tussen een zwaartekrachtreactie en een niet-zwaartekrachtreactie, zoals hydrotropisme (b.v. dit). Zoals zo vaak, voor degenen met de juiste instelling om het te herkennen, geeft de natuur een aanwijzing om mensen te helpen haar veelvoudige wijze en wonderbaarlijke biologische wegen te verkennen en te begrijpen.