То, как молодой подсолнух каждый день поворачивает свою ярко-желтую головку, следуя за движением Солнца по небу, может быть весьма впечатляющим с точки зрения активности растений. Теперь ученые были удивлены, обнаружив, что это происходит с помощью нового генетического механизма, который бросает вызов предыдущим исследованиям характерного поворота Солнца подсолнечника.
«Это было для нас полной неожиданностью», — сказала Стейси Хармер, профессор биологии растений Калифорнийского университета (Калифорния) в Дэвисе и старший автор статьи.
Растения выражают фототропизм, что буквально переводится как «фототропизм». «поворот света». Этот сложный молекулярный, биохимический и клеточный процесс способствует росту растений в направлении светового стимула синего спектра, чтобы максимизировать важнейший фотосинтез.
Подсолнечник обыкновенный (Helianthus annuus), однако, выражает другой тип процесса, гелиотропизм, что означает «поворот Солнца», который долгое время считался особым типом фототропизма. В ходе этого процесса растения в течение дня изгибаются с востока на запад, следуя по пути Солнца, и это можно увидеть в таких цветах, как маргаритки, ипомея и маки.
Однако биологи из Калифорнийского университета в Дэвисе обнаружили, что подсолнечник на самом деле имеет совершенно другой набор генов, участвующих в его особой разновидности гелиотропизма, а регуляция транскрипции демонстрирует совершенно другой механизм, который позволяет растению двигаться. Ранее считалось, что такое поведение будет очень похоже на механизм фототропизма, обусловленный фототропином.
«Кажется, мы исключили путь фототропина, но мы не нашли однозначного ответа», — сказал Хармер.
В ходе исследования Хармер, аспирант Кристофер Брукс и научный сотрудник Хагатоп Атамян изучали, какие гены активируются у подсолнечника в помещении при выращивании в лаборатории, а какие транскрибируются естественным путем при солнечном свете на открытом воздухе.
п><р>Они обнаружили, что в помещении растения растут прямо навстречу свету, активируя гены, связанные с фототропинами, протеинкиназами рецепторов синего света, которые способствуют фототропизму. Но при выращивании на открытом воздухе подсолнухи продемонстрировали совершенно другую картину экспрессии генов, без каких-либо различий в фототропинах по бокам стеблей (у растений эта разница обычно приводит к движению стебля в сторону световых раздражителей).
«Несходство между экспрессией генов у гелиотропных растений при естественном освещении и фототропных растений при монохроматическом синем свете позволяет нам предположить, что множественные фоторецепторы способствуют гелиотропным движениям у подсолнечника», — отмечают исследователи в статье.
Растения подсолнечника используют разные молекулярные пути светопреломляющего фототропизма и гелиотропизма
Хармер, S/(CC-BY 4.0)
Команда также заблокировала синий, ультрафиолетовый, красный и дальний красный свет по отдельности с помощью теневых коробок и увидела, что это не препятствует естественному гелиотропизму, что предполагает, что процесс солнечного приветствия представляет собой сложный путь, включающий комбинацию длин волн света.
Интересно, что когда подсолнухи перенесли из помещения на улицу, они сразу же начали следить за Солнцем в первый же день. В результате на затененной стороне стебля возникла чрезмерная экспрессия генов, которая рассеялась после первого дня, что позволяет исследователям предположить, что подсолнечник совершал некоторую «перенастройку», переключая передачи, чтобы быстро адаптироваться к новому источнику света. и различные молекулярные пути, необходимые для этого.
Это также проливает свет на исследования, показывая, что лабораторные исследования могут дать лишь снимок всей картины.
«То, что вы определяете в контролируемой среде, такой как камера выращивания, в реальном мире это может не сработать», — сказал Хармер.
Хотя команда еще не определила гены, участвующие в особом гелиотропизме подсолнечника, они будут работать над оно изучает регуляцию белка в растениях.
Исследование было опубликовано в журнале PLOS Biology. Чтобы увидеть, как подсолнух следует за Солнцем, посмотрите это замедленное видео ниже.
Выращивание подсолнечника отслеживает солнце
