Подсолнухи движутся по внутренним часам
Биологи из Калифорнийского университета в Дэвисе обнаружили, как подсолнухи используют свой внутренний циркадный ритм, воздействуя на гормоны роста, чтобы следовать за солнцем в течение дня.
"Это первый пример того, как внутренние часы растения модулируют рост в естественной среде, что имеет реальные последствия для самого растения", — сказала Стейси Хармер, старший автор статьи, опубликованной 5 августа в журнале Science.
С востока на запад и обратно
Растущие подсолнухи начинают день, повернувшись головками на восток, следуют за солнцем на запад в течение дня и возвращаются на восток ночью.
"Растение предвосхищает время и направление рассвета, и, по-моему, это причина для связи между часами и путем роста", — отметила Хармер.
Эксперименты в полевых условиях и камерах роста показали:
- Если растения подвязывали или ежедневно поворачивали в противоположную сторону, их способность следить за солнцем нарушалась.
- Следование за солнцем дает растениям прирост в росте. Неподвижные подсолнухи имели меньшую биомассу и площадь листьев.
- В камере роста с неподвижным верхним светом растения продолжали качаться несколько дней, что характерно для механизма, управляемого внутренними часами.
- Растения снова начинали следовать за "солнцем", когда источник света перемещали по камере, включая и выключая лампы. Они надежно отслеживали движение при 24-часовом цикле, но не при 30-часовом.
Часы и два механизма роста
С помощью замедленной съемки ученые выяснили, что при движении за солнцем восточная сторона стебля растет быстрее западной. Ночью западная сторона растет быстрее, возвращая стебель на восток. Были идентифицированы гены, активность которых была выше на стороне, обращенной к солнцу днем, или на противоположной стороне ночью.
По словам Хармер, в стебле подсолнуха работают два механизма роста:
- Задает базовую скорость роста в зависимости от доступного света.
- Контролируется циркадными часами и зависит от направления света, заставляя стебель расти больше с одной стороны, чем с другой, что и вызывает движение.
Когда подсолнух созревает и цветок раскрывается, общий рост замедляется, и растение перестает двигаться днем, оставаясь повернутым на восток. Циркадные часы обеспечивают более сильную реакцию на свет ранним утром, чем днем или вечером, поэтому движение на запад постепенно прекращается.
Зачем поворачиваться на восток?
Исследователи выяснили, что зрелые подсолнухи, повернутые на восток, нагреваются утром быстрее и привлекают в пять раз больше насекомых-опылителей, чем повернутые на запад. Нагрев западных цветов переносным обогревателем снова привлекал опылителей. "Пчелы любят теплые цветы", — пояснила Хармер.
Исследование финансировалось Программой исследований генома растений Национального научного фонда (NSF).