向上寻求光明，向下汲取养分——垂直生长的树木其实体现了植物的两个生长特性，即向光性（phototropism）和向重力性（gravitropism）。
太阳为多数植物生长提供能量，为了使光合作用的效率达到最佳水平，植物会自发地将叶片与入射光对齐，这种向阳而生的特性属于向光性。比较典型的例子有向日葵，它们的花朵会随着太阳而旋转。百余年前（1881年），达尔文向世人展示了植物的这一特性。
随后，植物激素对植物向性生长的作用受到关注，科学家们对此展开多种研究，如我国薛红卫研究团队阐明了磷脂分子通过PDK1激酶（3′-phosphoinositide-dependent protein kinase 1）调控生长素极性运输的分子机制。
随着对植物向光性研究的深入，不同光谱的光线对植物向光性的作用也开始走入人们的视野。
据文献报道，绿光和红光可以促进植物的向光性生长，而蓝光诱导植物向光性反应的效果最佳。要在多变的环境条件下生长，感知光线对于植物的生长至关重要，植物因而发育出多种光感受器。其中，光敏色素（phytochromes，phys）主要介导对红光/远红光的反应，而向光素（phototropins，phots）和隐花色素（cryptochromes，crys）则能被蓝光激活。
向重力性，多指植物感受到重力后重新调整生长方向的现象。植物根系沿重力方向生长也称为正向地性，而植物地上部分竖直向上生长也称为负向地性。得益于这个特性，植物的根系才能扎根于泥土中，为茎叶的生长打下“地基”。
植物的特定重力感应细胞（gravity-sensing cells）中含有大量造粉体（amyloplasts，又称“淀粉体”），它们能随重力方向改变位置，这种变化在植物的向重力生长中起关键作用。植物细胞感受重力刺激的过程受到众多基因调控，寻找影响这一过程的关键基因也是一大研究方向。
解析植物的生长特性，对于提高作物如水稻的产量，乃至改良经济作物的植株形态都具有重要意义。