Подсолнухи известны своей способностью отслеживать движение солнца по небу, поворачивая лицо. Но как они на самом деле «видят» солнце, чтобы следовать за ним? Группа биологов растений из Калифорнийского университета в Дэвисе решила провести расследование. Они нашли новый механизм, совершенно отличный от того, что считалось ранее.

«Это стало для нас полной неожиданностью», — сказала в пресс-релизе Стейси Хармер, один из авторов исследования. «В этой статье мы сообщаем, что они используют разные молекулярные пути для инициирования и поддержания отслеживающих движений, и что фоторецепторы, наиболее известные как вызывающие изгиб растений, похоже, играют второстепенную роль в этом замечательном процессе».

Большинство растений обладают фототропизмом — способностью расти в направлении источника света. Но подсолнухи выводят это на новый уровень.

Подсолнухи поворачивают голову, вырастая больше на восточной стороне стебля днем ​​и больше на западе ночью. Команда из Калифорнийского университета в Дэвисе ранее показала, как подсолнухи используют свои внутренние циркадные часы, чтобы предсказать восход солнца и синхронизировать открытие цветков с появлением насекомых-опылителей утром.

Тем не менее, исследователи растений ранее предполагали, что гелиотропизм подсолнечника, его способность отслеживать солнце, будет зависеть от тех же механизмов, что и фототропизм. Этот фототропизм управляется молекулой под названием фототропин и реагирует на свет синего спектра.

Но, как оказалось, подсолнухи используют совершенно другой механизм.

Подсолнухи комнатные и уличные.

Команда Хармера провела исследование по наблюдению активности генов у подсолнечника, выращиваемого как в помещении, так и на открытом воздухе. У подсолнечника, выращенного в помещении, гены, связанные с фототропином (световым рецептором), были активны на стороне, подвергающейся воздействию света. И наоборот, гены, связанные с ростом клеток и ауксины (тип гормона), были более активны на стороне в тени. Однако у подсолнечника, выращенного в открытом грунте, эта закономерность была иной.

Исследуя подсолнечники на открытом воздухе, команда не заметила заметной разницы в активности фототропина между солнечной и затененной сторонами стебля. Затем команда провела эксперимент с использованием теневых коробок для блокировки определенных длин волн света — синего, ультрафиолетового, красного или дальнего красного — но обнаружила, что это не влияет на поведение подсолнухов в следовании солнцу. Это говорит о том, что у этих растений одновременно работают несколько светочувствительных механизмов.

Более того, когда подсолнухи, первоначально выращенные в помещении, были вынесены на улицу, они сразу же начали отслеживать солнце. Это действие по отслеживанию солнца сопровождалось внезапным всплеском активности генов на затененной стороне растения — явление, которое не повторилось в последующие дни. Хармер предполагает, что это указывает на форму генетической «перестройки» растений.

Впечатляющие подсолнухи

Подсолнухи (Helianthus annuus ) были впервые одомашнены от своего дикого предка более 5000 лет назад коренными американцами. Затем в 16 веке колонизаторы привезли это растение в Европу, где оно стало популярным в качестве еды и украшения. К 19 веку подсолнечник выращивался в широких масштабах по всей Европе.

Инки, ацтеки и отоми использовали его как символ для обозначения своих различных богов солнца. Сейчас семена подсолнечника используются для переработки подсолнечного масла, которое затем можно превратить в маргарин. Лепестки также съедобны, но их мало едят из-за их менее приятного вкуса. При посадке подсолнечник может удалять из почвы токсичные элементы, например свинец.

Новое исследование раскрывает ранее неизвестные пути восприятия света и роста растений. Это открытие имеет еще более широкое значение, утверждают исследователи. «То, что вы определяете в контролируемой среде, такой как камера роста, может не сработать в реальном мире», — сказал Хармер в пресс-релизе. Это просто показывает, как много мы еще не знаем об этих популярных цветах.

Исследование было опубликовано в журнале PLOS Biology.