A növénybiológusok felfedezték, hogy a napraforgók hogyan használják a növekedési hormonokra ható belső cirkadián órájukat, hogy növekedésük közben napközben kövessék a napot.
"Ez az első példa arra, hogy egy növény órája modulálja a növekedést a természetes környezetben, és valódi következményekkel jár a növényre nézve" - mondja Stacey Harmer, a kaliforniai egyetem (Davis) növénybiológiai professzora, a folyóirat egyik vezető szerzője. Tudomány.
Harmer egy molekuláris biológus, aki a cirkadián órákat tanulmányozza, általában a laboratóriumi üzemben Arabidopsis, amely kifejezetten kisebb, mint egy napraforgó. Korábban Harmer laboratóriumában kapcsolatokat fedeztek fel az „óra” gének és a növekedést szabályozó növényi auxin hormon között. De a kutatóknak példára volt szükségük a munkához, és megtalálták a napraforgóban.
Rossz irányba nézni
A növekvő napraforgó a napot úgy kezdi, hogy a feje kelet felé néz, a nap folyamán nyugatra leng, és éjjel visszafordul kelet felé.
"A növény számol a hajnal időzítésével és irányával, és számomra ez oknak tűnik arra, hogy kapcsolat legyen az óra és a növekedési út között" - mondja Harmer. A tudósok már 1898-ban leírták ezt a napraforgó viselkedést, de korábban senki nem gondolta, hogy társítsa a cirkadián ritmushoz.
Hagop Atamian, a Harmer laboratóriumi posztdoktori kutatója, az együttműködő Benjamin Blackman laboratóriummal együttműködve a Virginia Egyetemen (ma az UC Berkeley-n) kísérleti sorozatot hajtott végre napraforgóval a szabadban, cserepekben a szabadban és a beltéri növekedési kamrákban. .
Azáltal, hogy a növényeket eltakarta, hogy mozogni ne tudjanak, vagy naponta megforgatta a cserepes növényeket, hogy rossz irányba nézzenek, Atamian megmutatta, hogy megzavarhatja a napkövetés képességét. A nap követése növekedési lendületet ad a növényeknek. A napraforgóknak, amelyek nem mozoghatnak, csökkent a biomassza és kevesebb a levélfelület, mint a kutatóknál.
Amikor a növényeket mozgás nélküli fejfénnyel ellátott beltéri növekedési kamrába költöztették, néhány napig tovább-hátra lendültek. Ez a fajta viselkedés elvárható egy belső óra által működtetett mechanizmustól, mondja Harmer.
Végül a szobanövények újra elkezdték nyomon követni a „napot”, amikor a látszólagos megvilágítási forrást a szomszédos lámpák napközbeni ki- és bekapcsolásával áthelyezték a növekedési kamrára. A növények megbízhatóan nyomon tudták követni a mozgást és visszatérhettek éjszaka, amikor a mesterséges nap közel volt a 24 órás ciklushoz, de nem akkor, amikor közelebb volt a 30 órához.
Kelet és Nyugat
Tehát hogyan mozgatják a növények szárát napközben? Atamian tintapontokat tett a szárakra, és videokamerával lefilmezte őket. Időzített videón megmérhette a pontok közötti változó távolságot.
Amikor a növények nyomon követték a napot, a szár keleti oldala gyorsabban nőtt, mint a nyugati oldal. Éjjel a nyugati oldal gyorsabban nőtt, amikor a szár megfordult. A csapat számos olyan gént azonosított, amelyek magasabb szinten fejeződtek ki a növény napos oldalán nappal, vagy a másik oldalon éjszaka.
Harmer szerint a napraforgó szárában két növekedési mechanizmus működik. Az első meghatározza a növény alapvető növekedési sebességét, a rendelkezésre álló fény alapján. A második, amelyet a cirkadián óra vezérel és a fény iránya befolyásolja, a szárat az egyik oldalon jobban megnő, mint a másik, ezért napközben kelet-nyugat felé leng.
Amint a napraforgó érik és a virág kinyílik, az általános növekedés lelassul, és a növények a nap folyamán leállnak, és kelet felé fordulnak. Úgy tűnik, ennek az az oka, hogy az általános növekedés lassulásával a cirkadián óra biztosítja, hogy a növény kora reggel erősebben reagáljon a fényre, mint délután vagy este, így a nap folyamán fokozatosan leáll nyugat felé.
"A méhek, mint a meleg virágok"
Miért fordulnak kiforrott napraforgók keletre? A kutatók napraforgót termesztettek cserépben a mezőn, és néhányukat nyugat felé forgatták. A virágok infravörös kamerával történő mérésével megállapították, hogy a keleti fekvésű napraforgó reggel gyorsabban felmelegedett - és ötször annyi beporzó rovart vonzott. A nyugatra néző virágok melegítése hordozható melegítővel több beporzót hozott vissza a virágokhoz.
"A méhek szeretik a meleg virágokat" - mondja Harmer.
"Ahogy az emberek, úgy a növények is a napi nappali és éjszakai ritmusra támaszkodnak a működésükben" - mondja a program igazgatója, Anne Sylvester. „A napraforgó, akárcsak a napelem tömb, keletről nyugatra követi a napot. Ezek a kutatók kiaknázzák a napraforgó genom információit, hogy megértsék, hogyan és miért követik a napraforgók a napot. "
A cikk további társszerzői Nicky Creux az UC Davis-ben, valamint Evan Brown és Austin Garner a virginiai egyetemen. A Nemzeti Tudományos Alapítvány növénygenom kutatási programja támogatta a munkát.
Forrás: UC Davis
Kapcsolódó könyvek
at InnerSelf Market és Amazon
