Planten, net als dieren en andere organismen, moeten zich aanpassen aan hun voortdurend veranderende omgevingen. Terwijl dieren in staat zijn om van de ene plaats naar de andere te verhuizen wanneer de omgevingsomstandigheden ongunstig worden, kunnen planten dat niet doen. Omdat ze zittend zijn (niet kunnen bewegen), moeten planten andere manieren vinden om met ongunstige omgevingsomstandigheden om te gaan. Plant tropismen zijn mechanismen waarmee planten zich aanpassen aan veranderingen in het milieu. Een tropisme is een groei naar of weg van een stimulus. Veel voorkomende stimuli die de plantengroei beïnvloeden, zijn licht, zwaartekracht, water en aanraking. Planttropismen verschillen van andere door stimulus gegenereerde bewegingen, zoals nastische bewegingen, in die zin dat de richting van de respons afhangt van de richting van de stimulus. Nastische bewegingen, zoals bladbeweging in vleesetende plantenworden geïnitieerd door een stimulus, maar de richting van de stimulus is geen factor in de respons.
Planttropismen zijn het resultaat van differentiële groei. Dit type groei vindt plaats wanneer de cellen in één gebied van een plantenorgaan, zoals een stengel of wortel, sneller groeien dan de cellen in het tegenoverliggende gebied. De differentiële groei van de cellen stuurt de groei van het orgaan (stengel, wortel, etc.) en bepaalt de directionele groei van de hele plant. Plantaardige hormonen, zoals auxineszouden de differentiële groei van een plantenorgaan helpen reguleren, waardoor de plant zou buigen of buigen als reactie op een stimulus. Groei in de richting van een stimulus staat bekend als positief tropisme, terwijl groei weg van een stimulus bekend staat als een negatief tropisme. Veel voorkomende tropische reacties bij planten omvatten fototropisme, gravitropisme, thigmotropisme, hydrotropisme, thermotropisme en chemotropisme.
Fototropisme is de directionele groei van een organisme als reactie op licht. Groei in de richting van licht of positief tropisme wordt aangetoond in veel vaatplanten, zoals bedektzadigen, gymnospermen en varens. Stengels in deze planten vertonen een positief fototropisme en groeien in de richting van een lichtbron. Fotoreceptoren in planten cellen detecteren licht en plantenhormonen, zoals auxines, worden naar de zijkant van de stengel geleid die het verst van het licht verwijderd is. De ophoping van auxines aan de gearceerde kant van de stengel zorgt ervoor dat de cellen in dit gebied sneller uitrekken dan die aan de andere kant van de stengel. Als resultaat buigt de steel in de richting weg van de zijkant van de geaccumuleerde auxines en in de richting van het licht. Plantenstelen en bladeren demonstreren positief fototropisme, terwijl wortels (meestal beïnvloed door zwaartekracht) de neiging hebben om te demonstreren negatief fototropisme. Sinds fotosynthese het uitvoeren van organellen, bekend als chloroplasten, zijn het meest geconcentreerd in bladeren, het is belangrijk dat deze structuren toegang hebben tot zonlicht. Omgekeerd functioneren wortels om water en minerale voedingsstoffen op te nemen, die eerder ondergronds worden verkregen. De reactie van een plant op licht helpt ervoor te zorgen dat levensreddende middelen worden verkregen.
Heliotropisme is een type fototropisme waarbij bepaalde plantstructuren, meestal stengels en bloemen, het pad van de zon van oost naar west volgen terwijl het door de lucht beweegt. Sommige helotrope planten zijn ook in staat om hun bloemen 's nachts naar het oosten terug te draaien om ervoor te zorgen dat ze in de richting van de zon kijken wanneer deze opkomt. Dit vermogen om de beweging van de zon te volgen, wordt waargenomen bij jonge zonnebloemplanten. Naarmate ze volwassen worden, verliezen deze planten hun heliotrope vermogen en blijven ze in oostelijke richting staan. Heliotropisme bevordert de plantengroei en verhoogt de temperatuur van naar het oosten gerichte bloemen. Dit maakt heliotrope planten aantrekkelijker voor bestuivers.
Thigmotropism beschrijft plantengroei als reactie op aanraking of contact met een vast object. Positief thigmostropisme wordt aangetoond door klimplanten of wijnstokken, die gespecialiseerde structuren hebben ranken. Een rank is een draadachtig aanhangsel dat wordt gebruikt om rond vaste structuren te twinning. Een gemodificeerd plantenblad, stengel of bladsteel kan een rank zijn. Wanneer een rank groeit, gebeurt dit in een ronddraaiend patroon. De punt buigt in verschillende richtingen en vormt spiralen en onregelmatige cirkels. De beweging van de groeiende rank lijkt bijna alsof de plant contact zoekt. Wanneer de rank contact maakt met een voorwerp, worden sensorische epidermale cellen op het oppervlak van de rank gestimuleerd. Deze cellen geven aan dat de rank zich rond het object beweegt.
Rankwinding is het resultaat van differentiële groei omdat cellen die niet in contact staan met de stimulus sneller verlengen dan de cellen die contact maken met de stimulus. Net als bij fototropisme zijn auxines betrokken bij de differentiële groei van ranken. Een hogere concentratie van het hormoon hoopt zich op aan de zijkant van de rank die niet in contact komt met het object. Het twijnen van de rank zet de plant vast aan het object en ondersteunt de plant. De activiteit van klimplanten zorgt voor een betere blootstelling aan licht voor fotosynthese en verhoogt ook de zichtbaarheid van hun bloemen bestuivers.
Terwijl ranken positief thigmotropisme vertonen, kunnen wortels vertonen negatief thigmotropisme soms. Terwijl wortels zich in de grond uitstrekken, groeien ze vaak in de richting weg van een object. Wortelgroei wordt voornamelijk beïnvloed door zwaartekracht en wortels groeien meestal onder de grond en weg van het oppervlak. Wanneer wortels contact maken met een object, veranderen ze vaak hun neerwaartse richting als reactie op de contactstimulus. Door objecten te vermijden, kunnen wortels ongehinderd door de grond groeien en neemt hun kans op het verkrijgen van voedingsstoffen toe.
Gravitropisme of geotropisme is groei als reactie op zwaartekracht. Gravitropisme is erg belangrijk bij planten omdat het de wortelgroei naar de aantrekkingskracht van de zwaartekracht leidt (positief gravitropisme) en stengelgroei in de tegenovergestelde richting (negatief gravitropisme). De oriëntatie van het wortel- en scheersysteem van een plant op de zwaartekracht kan worden waargenomen in de kiemstadia van een zaailing. Als de embryonale wortel uit het zaad komt, groeit deze naar beneden in de richting van de zwaartekracht. Als het zaad zodanig wordt gedraaid dat de wortel naar boven wijst, weg van de grond, zal de wortel buigen en zich heroriënteren in de richting van de zwaartekracht. Omgekeerd oriënteert de zich ontwikkelende scheut zich tegen de zwaartekracht in voor opwaartse groei.
De wortelkap is wat de worteltip oriënteert in de richting van de zwaartekracht. Gespecialiseerde cellen in de wortelkap genoemd statocyten zouden verantwoordelijk zijn voor de zwaartekrachtwaarneming. Statocyten worden ook aangetroffen in plantenstelen en bevatten organellen gebeld amyloplasten. Amyloplasten functioneren als zetmeelopslagplaatsen. De dichte zetmeelkorrels zorgen ervoor dat amyloplasten bezinken in plantenwortels als reactie op de zwaartekracht. Amyloplast sedimentatie zorgt ervoor dat de wortelkap signalen verzendt naar een gebied van de wortel dat de verlengingszone. Cellen in de verlengingszone zijn verantwoordelijk voor wortelgroei. Activiteit in dit gebied leidt tot differentiële groei en kromming in de wortel die de groei naar beneden naar de zwaartekracht leidt. Als een wortel zodanig wordt bewogen dat de oriëntatie van de statocyten verandert, zullen amyloplasten zich naar het laagste punt van de cellen verplaatsen. Veranderingen in de positie van amyloplasten worden waargenomen door statocyten, die vervolgens het verlengingsgebied van de wortel signaleren om de krommingsrichting aan te passen.
Auxins speelt ook een rol bij de plantengroei als reactie op de zwaartekracht. De ophoping van auxines in wortels vertraagt de groei. Als een plant horizontaal op zijn kant wordt geplaatst zonder blootstelling aan licht, hopen auxines zich op de onderkant van de wortels wat resulteert in een tragere groei aan die kant en een neerwaartse kromming van de wortel. Onder deze zelfde omstandigheden vertoont de plantsteel negatief gravitropisme. Door de zwaartekracht hopen auxines zich op aan de onderkant van de stengel, waardoor de cellen aan die kant sneller zullen uitrekken dan de cellen aan de andere kant. Hierdoor zal de scheut naar boven buigen.
Hydrotropisme is directionele groei als reactie op waterconcentraties. Dit tropisme is belangrijk in planten voor bescherming tegen droogte door positief hydrotropisme en tegen oververzadiging van water door negatief hydrotropisme. Het is vooral belangrijk voor planten in dorre biomen om te kunnen reageren op waterconcentraties. Vochtgradiënten worden waargenomen in de wortels van planten. De cellen aan de kant van de wortel die het dichtst bij de waterbron ligt, groeit de groei langzamer dan die aan de andere kant. Het plantenhormoon abscisinezuur (ABA) speelt een belangrijke rol bij het induceren van differentiële groei in de wortelrekzone. Deze differentiële groei zorgt ervoor dat wortels in de richting van water groeien.
Voordat plantenwortels hydrotropisme kunnen vertonen, moeten ze hun zwaartekrachtneigingen overwinnen. Dit betekent dat de wortels minder gevoelig moeten worden voor zwaartekracht. Studies naar de interactie tussen gravitropisme en hydrotropisme bij planten geven dat aan Blootstelling aan een watergradiënt of gebrek aan water kan wortels ertoe aanzetten om hydrotropisme te vertonen gravitropisme. Onder deze omstandigheden nemen het aantal amyloplasten in wortelstatocyten af. Minder amyloplasten betekent dat de wortels niet worden beïnvloed door sedimentatie van amyloplasten. Vermindering van amyloplast in wortelkappen helpt om wortels in staat te stellen de aantrekkingskracht van de zwaartekracht te overwinnen en te bewegen als reactie op vocht. Wortels in goed gehydrateerde grond hebben meer amyloplasten in hun wortelkappen en reageren veel sterker op de zwaartekracht dan op water.
Twee andere soorten plantentropismen zijn thermotropisme en chemotropisme. Thermotropisme is groei of beweging als reactie op hitte of temperatuurveranderingen, terwijl chemotropisme is groei als reactie op chemicaliën. Plantenwortels kunnen positief thermotropisme vertonen in het ene temperatuurbereik en negatief thermotropisme in een ander temperatuurbereik.
Plantenwortels zijn ook sterk chemotrope organen, omdat ze positief of negatief kunnen reageren op de aanwezigheid van bepaalde chemicaliën in de grond. Wortelchemotropisme helpt een plant toegang te krijgen tot voedingsrijke grond om de groei en ontwikkeling te verbeteren. Bestuiving bij bloeiende planten is een ander voorbeeld van positief chemotropisme. Wanneer een stuifmeel graan landt op de vrouwelijke voortplantingsstructuur, het stigma genaamd, het stuifmeelkorrel ontkiemt en vormt een pollenbuis. De groei van de pollenbuis wordt naar de eierstok geleid door de afgifte van chemische signalen uit de eierstok.