Соняшники, як відомо, повертаються, щоб слідувати за Сонцем, коли воно перетинає небо. Але як соняшники «бачать» Сонце і йдуть за ним? Нова робота біологів рослин з Каліфорнійського університету в Девісі, опублікована в журналі PLOS Biology, показує, що вони використовують інший, новий механізм, відмінний від того, що вважалося раніше.
“Це було для нас повною несподіванкою”, – сказала Стейсі Хармер, професор біології рослин Каліфорнійського університету в Девісі та старший автор статті.
Більшість рослин мають фототропізм — здатність рости в напрямку джерела світла. Вчені-рослинники припускали, що геліотропізм соняшнику, здатність слідувати за Сонцем, буде заснований на тому ж базовому механізмі, який керується молекулою, яка називається фототропіном, і реагує на світло в синьому кінці спектру.
Соняшники повертають головки, виростаючи трохи більше на східній стороні стебла (штовхаючи голівку на захід) протягом дня і трохи більше на західній стороні вночі, тому головка повертається на схід. Лабораторія Хармер у Коледжі біологічних наук Каліфорнійського університету в Девісі раніше показала, як соняшники використовують свій внутрішній циркадний годинник, щоб передбачити схід Сонця і координувати розкриття суцвіть з появою комах-запилювачів вранці.
У новому дослідженні аспірант Крістофер Брукс, постдокторант Хагатоп Атамян та Хармер вивчили, які гени активуються (транскрибуються) у соняшнику, вирощеного в приміщенні в лабораторних камерах вирощування, та у соняшнику, що росте під сонячним світлом на відкритому повітрі.
У приміщенні соняшники росли прямісінько до світла, активуючи гени, пов’язані з фототропіном. Але рослини, вирощені на відкритому повітрі і погойдують головками разом із сонцем, продемонстрували зовсім іншу картину експресії генів. Не було очевидної різниці у фототропіні між однією стороною стебла та іншою.
Дослідники ще не ідентифікували гени, які беруть участь у геліотропізм.
“Здається, ми виключили шлях фототропіну, але ми не знайшли однозначного доказу”, – говорить Хармер.
Блокування синього, ультрафіолетового, червоного або далекого червоного світла за допомогою коробок, що затіняють, не вплинуло на реакцію геліотропізму. Це свідчить, що, мабуть, є кілька шляхів, реагують різні довжини хвиль світла, задля досягнення однієї й тієї ж мети. Майбутня робота буде присвячена регуляції білка в рослинах.
Соняшники швидко навчаються. За словами Хармера, коли рослини, вирощені в лабораторії, винесли на вулицю, вони почали стежити за Сонцем першого ж дня. Така поведінка супроводжувалася сплеском експресії генів на затіненому боці рослини, який не повторювався у наступні дні. Це свідчить про те, що відбувається якась “переустановка”, сказала вона.
За словами Хармер, це відкриття не лише розкриває раніше невідомі шляхи сприйняття світла та росту рослин, а й має широке значення.
“Те, що ви визначаєте в контрольованому середовищі, наприклад, у камері зростання, може не спрацювати в реальному світі”, – пояснює Хармер.
