Ученые нашли новые доказательства способности подсолнухов следовать за солнцем

Известно, что подсолнухи поворачивают свои чаши вслед за солнцем, когда оно пересекает небо. Но как подсолнухи видят солнце, чтобы следовать за ним?

Новая работа биологов из Калифорнийского университета в Дэвисе, опубликованная 31 октября в журнале PLOS Biology, показывает, что они используют иной, новый механизм, чем считалось ранее.

Для нас это стало полной неожиданностью, — говорит Стейси Хармер, профессор биологии растений Калифорнийского университета в Дэвисе и старший автор статьи.

У большинства растений наблюдается фототропизм — способность расти по направлению к источнику света. Ученые-растениеводы предполагали, что гелиотропизм подсолнечника — способность следовать за солнцем — будет основан на том же базовом механизме, который управляется молекулой фототропина и реагирует на свет в синей части спектра.

Подсолнухи поворачивают головку, вырастая днем на восточной стороне стебля, что сдвигает головку на запад, а ночью — на западной стороне, так что головка поворачивается обратно на восток. Лаборатория Хармер из Колледжа биологических наук Калифорнийского университета в Дэвисе ранее показала, как подсолнечник использует свои внутренние циркадные часы, чтобы предвидеть восход солнца и координировать раскрытие соцветий с появлением насекомых-опылителей в утренние часы.

В новом исследовании аспирант Кристофер Брукс, постдокторант Хагатоп Атамиан и Хармер проследили, какие гены включаются (транскрибируются) у подсолнечника, выращенного в закрытом помещении в лабораторных камерах, и у подсолнечника, растущего под солнечным светом на открытом воздухе.

В закрытом помещении подсолнухи росли прямо к свету, активируя гены, связанные с фототропином. Но растения, выращенные на открытом воздухе, поворачивая голову в сторону солнца, демонстрировали совершенно иную картину экспрессии генов. Не было никаких видимых различий в фототропине между одной стороной стебля и другой.

Исследователи пока не идентифицировали гены, участвующие в гелиотропизме.

Мы, похоже, исключили фототропиновый путь, но не нашли ничего на замену, — говорит Хармер.

Блокирование синего, ультрафиолетового, красного или дальнего света с помощью затеняющих коробок не повлияло на реакцию гелиотропизма. Это свидетельствует о том, что для достижения одной и той же цели, вероятно, существует несколько путей, реагирующих на различные длины волн света.

В последующих работах будет изучаться регуляция белков в растениях.

Подсолнечник быстро учится. По словам Хармер, когда растения, выращенные в лаборатории, были перенесены на открытый воздух, они в первый же день начали следить за солнцем. Это поведение сопровождалось всплеском экспрессии генов на затененной стороне растения, который не повторялся в последующие дни. Это говорит о том, что происходит своего рода «перепрошивка», считает она.

По словам Хармер, помимо выявления ранее неизвестных путей светочувствительности и роста растений, это открытие имеет широкое значение.

То, что вы определяете в контролируемой среде, например, в ростовой камере, может не работать в реальном мире, — заключает она.

31.10.2023