Как подсолнух поворачивается к солнцу: новое открытие биологов

Большинство растений обладают удивительной способностью – фототропизмом, то есть ростом в направлении источника света. Ученые предполагали, что гелиотропизм подсолнечника, способность поворачивать головку вслед за солнцем, основан на том же базовом механизме, который регулируется молекулой фототропином и реагирует на свет в синей части спектра. Ученые Калифорнийского университета в Дейвисе показали, как подсолнечник следует за солнцем.

Разные условия – разное поведение

Чтобы понять, какие гены задействованы в гелиотропизме, исследователи сравнили экспрессию генов у подсолнечников, выращенных в лабораторных условиях, и у растений, растущих под открытым солнцем.

В лаборатории, где свет исходил из одного источника, растения росли прямо навстречу свету. Этот процесс сопровождался активацией генов, связанных с фототропином. Однако растения, подсолнечники на открытом воздухе, показали совершенно иную картину экспрессии генов. При этом заметной разницы в уровне фототропина между освещенной и затененной сторонами стебля не наблюдалось.

На данный момент исследователи еще не идентифицировали конкретные гены, отвечающие за гелиотропизм.

Стоит отметить, что блокирование света различных диапазонов –  синего, ультрафиолетового, красного или дальнего красного –  не повлияло на реакцию гелиотропизма. Это показывает, что в такой реакции подсолнечника на солнце задействовано несколько механизмов, реагирующих на разные длины волн света.

Подсолнечник быстро учится

Подсолнечник обладает способностью к быстрой адаптации.

Когда лабораторные растения перенесли на открытый воздух, они начали следовать за солнцем уже в первый же день. Это поведение сопровождалось кратковременным всплеском экспрессии генов на затененной стороне растения, который не повторялся в последующие дни. Это свидетельствует о своего рода «перестройке» механизмов растения в ответ на новые условия.

Уровень освещения оказывает огромное влияние на рост, развитие и урожай сельскохозяйственных растений. На будущий урожай также влияет качество семенного материала. Лабораториях Всероссийского центра карантина растений (ФГБУ «ВНИИКР» Россельхознадзора) проводят исследования образцов подкарантинной продукции на наличие особо опасных патогенов растений.

Источник: Christopher J. Brooks,Hagop S. Atamian,Stacey L. Harmer. Multiple light signaling pathways control solar tracking in sunflowers. https://doi.org/10.1371/journal.pbio.3002344