Ультрафиолетовые узоры подсолнухов привлекают пчел и помогают растению экономить воду
Оказывается, подсолнухи — это не только красивые цветы. Согласно новому исследованию Университета Британской Колумбии (UBC), ультрафиолетовая окраска их соцветий не только привлекает опылителей, но и помогает растению регулировать потерю воды.
Желтое соцветие подсолнуха (технически — «инфлоресценция», или совокупность множества мелких цветков) скрывает от человеческого глаза ультрафиолетовый (УФ) рисунок в виде «бычьего глаза», невидимый для нас, но заметный для большинства насекомых, включая пчел.
Известно, что такие узоры повышают привлекательность цветов для опылителей. Теперь исследователи UBC обнаружили, что те же молекулы, которые создают УФ-узоры у подсолнухов, также участвуют в реакции растения на стрессы, такие как засуха или экстремальные температуры. Результаты опубликованы в журнале eLife.
«Неожиданно мы заметили, что у подсолнухов, растущих в более засушливом климате, УФ-«бычий глаз» на цветках был крупнее, и обнаружили, что такие цветки эффективнее удерживают воду. Это говорит о том, что более крупные узоры помогают растениям адаптироваться к сухим условиям», — говорит ведущий автор работы доктор Марко Тодеско.
Ученые вырастили почти 2000 диких подсолнухов двух видов в 2016 и 2019 годах. Они измерили их УФ-узоры и проанализировали геномы. Оказалось, что у растений из разных регионов Северной Америки размер «бычьего глаза» сильно различался: от тонкого кольца до узора, покрывающего весь цветок. Более крупные узоры чаще посещались пчелами.
Исследователи выяснили, что за разнообразие УФ-рисунков в основном отвечает один ген — HaMYB111. Он контролирует выработку поглощающих УФ-излучение флавонольных соединений, которые также известны своей ролью в помощи растениям переживать стрессы, такие как засуха или экстремальные температуры.
Более крупные УФ-узоры с большим количеством этих соединений могут уменьшать испарение воды с поверхности цветка в условиях низкой влажности, предотвращая избыточную потерю влаги. В жаркой и влажной среде меньшие узоры, напротив, будут способствовать испарению, охлаждая растение и предотвращая перегрев.
«Таким образом, УФ-узоры на цветках играют как минимум двойную роль в адаптации: помимо хорошо известного эффекта привлечения опылителей, они также регулируют потерю воды цветками», — говорит старший автор работы доктор Лорен Ризберг. — «Это не та функция, которую ожидаешь от окраски цветка, и она демонстрирует сложность и эффективность адаптации — решение двух проблем одной чертой».
Это исследование может помочь в разработке способов привлечения опылителей для повышения урожайности сельскохозяйственных культур, таких как подсолнечник (масло из которого — индустрия с оборотом около 20 млрд долларов США в 2020 году). «Эта работа также помогает нам понять, как подсолнухи и, возможно, другие растения лучше адаптируются к разным условиям, что может быть важно в условиях потепления климата», — отмечает доктор Тодеско.
В дальнейшем исследователи планируют изучить, как именно ген HaMYB111 регулирует размер УФ-узоров, и детальнее исследовать, как эти узоры влияют на физиологию растения и потерю воды.