Мы до сих пор до конца не знаем, как подсолнухи поворачиваются к солнцу

Их характерная реакция, по-видимому, отличается от более известной реакции растений на свет.

По мере вращения Земли и движения Солнца по небу с востока на запад, подсолнухи поворачивают свои ярко-желтые поверхности, чтобы следовать за ним. Механизм этого процесса, называемого гелиотропизмом , до сих пор остается загадкой для биологов растений. Исследование, опубликованное в журнале PLOS Biology, вероятно, исключает связь способности подсолнуха следовать за Солнцем с более известной реакцией на свет, которой следуют все растения. Подсолнухи, вероятно, используют несколько более сложных процессов для отслеживания положения Солнца. 

Поскольку растения укоренены в одном месте, они не могут двигаться, если свет, необходимый им для производства пищи, блокируется соседним растением или если они находятся в тени. Для движения к свету они полагаются на рост или удлинение, и за этим стоят несколько молекулярных систем. Наиболее известная реакция — фототропная реакция . Белки, называемые фототропинами, воспринимают синий свет, падающий на сеянец неравномерно, и гормоны роста растения перераспределяются. В конечном итоге это приводит к тому, что растение изгибается в сторону света.

Биологи растений долгое время предполагали, что способность подсолнечника следовать за солнцем основана на том же механизме, что и фототропизм. Чтобы следить за солнцем, головка подсолнечника слегка наклоняется в восточную сторону стебля. Это позиционирует головку в направлении восхода солнца. Затем она смещается на запад по мере движения солнца по небу. Более раннее исследование показало, что у подсолнечников есть внутренние циркадные часы , которые предвосхищают восход солнца и координируют раскрытие цветков со временем прибытия насекомых-опылителей утром. 

Чтобы выяснить, является ли эта способность следовать за солнцем искусственной, команда исследователей использовала подсолнухи, выращенные в лаборатории, и другие подсолнухи, выращенные на открытом воздухе под солнечным светом. Они изучали, какие гены активировались, когда обе группы растений подвергались воздействию источников света. Подсолнухи, выращенные в помещении, росли прямо к источнику синего света в лаборатории и активировали гены, связанные с фототропином. Цветы, выращенные на открытом воздухе и поворачивавшие свои головки вслед за солнцем, демонстрировали другую картину экспрессии генов. У этих подсолнухов также не было обнаружено каких-либо явных различий в молекулах фототропина между одной стороной стебля и другой. 

«Мы постоянно удивляемся тому, что обнаруживаем, изучая, как подсолнухи следуют за солнцем каждый день», — заявила в своем сообщении соавтор исследования и биолог-растениевод из Калифорнийского университета в Дэвисе Стейси Хармер . «В этой статье мы сообщаем, что они используют различные молекулярные пути для инициирования и поддержания движений слежения, и что фоторецепторы, наиболее известные тем, что вызывают изгибание растений, по-видимому, играют незначительную роль в этом замечательном процессе».

Команда также блокировала синий, ультрафиолетовый, красный и дальний красный свет с помощью затеняющих коробок. Шоры не оказали никакого влияния на реакцию гелиотропизма. По мнению команды, это указывает на то, что, вероятно, существует несколько путей, реагирующих на разные длины волн света, для достижения одной и той же цели — следования за солнцем. 

Гены, участвующие в гелиотропизме, пока не идентифицированы. «Похоже, мы исключили путь фототропина, но явных доказательств мы не нашли», — сказал Хармер .

Когда подсолнухи, выращенные в лаборатории, перенесли на открытый воздух, они начали следовать за солнцем уже в первый день. Первоначально на затененной стороне растения наблюдался огромный всплеск экспрессии генов, который в последующие дни не наблюдался. Хармер сказал, что это говорит о том, что в растении происходит своего рода «перестройка».

Помимо выяснения некоторых механизмов, объясняющих, как подсолнухи следят за солнцем, эта работа также имеет значение для разработки будущих экспериментов с растениями с целью понимания этих механизмов.

«То, что вы определяете в контролируемой среде, например, в камере для выращивания растений, может не сработать в реальном мире», — сказал Хармер . 

Laura Baisas “We still don’t fully know how sunflowers turn toward the sun”

Перевод статьи «We still don’t fully know how sunflowers turn toward the sun» автора Laura Baisas, оригинал доступен по ссылке. Лицензия: CC BY. Изменения: переведено на русский язык