Как подсолнухи «видят» солнце: описан новый механизм

Подсолнухи известны тем, что поворачиваются, следуя за солнцем. Новое исследование биологов из Калифорнийского университета в Дэвисе, опубликованное 31 октября в PLOS Biology, показывает, что они используют для этого иной, ранее неизвестный механизм.

«Для нас это стало полной неожиданностью», — сказала Стейси Хармер, старший автор статьи.

Большинство растений демонстрируют фототропизм — способность расти к источнику света. Учёные предполагали, что гелиотропизм подсолнухов (следование за солнцем) основан на том же базовом механизме, которым управляет молекула фототропина, реагирующая на синий свет.

Подсолнухи поворачивают головки, днём немного больше нарастая с восточной стороны стебля (толкая головку на запад), а ночью — с западной, возвращая её к востоку. Лаборатория Хармер ранее показала, как подсолнухи используют свои внутренние циркадные часы, чтобы предвосхищать восход и координировать раскрытие соцветий с появлением опылителей.

В новом исследовании учёные сравнили, какие гены активны у подсолнухов, выращенных в лабораторных камерах, и у растущих на улице.

• В помещении подсолнухи росли прямо к свету, активируя гены, связанные с фототропином.
• На улице, поворачиваясь за солнцем, растения показали совершенно иную картину экспрессии генов. Не было заметной разницы в фототропине между сторонами стебля.

Исследователи ещё не идентифицировали гены, вовлечённые в гелиотропизм. «Кажется, мы исключили путь фототропина, но не нашли явного "улика"», — сказала Хармер.

Блокировка синего, ультрафиолетового, красного или дальнего красного света не повлияла на гелиотропический ответ. Это указывает, что, вероятно, задействованы несколько путей, реагирующих на разные длины волн света.

Подсолнухи — быстрые ученики. Когда растения из лаборатории вынесли на улицу, они начали следить за солнцем уже в первый день. Это поведение сопровождалось всплеском экспрессии генов на затенённой стороне растения, который не повторялся в последующие дни. Это говорит о происходящей «перестройке» связей.

Помимо выявления новых путей восприятия света и роста у растений, это открытие имеет широкое значение. «То, что вы определяете в контролируемой среде, может не работать в реальном мире», — отметила Хармер.