Saulėgrąžos pereina iš rytų į vakarus ir atgal, laikrodžiu

Anonim

Tai vasara, o Yolo apskrities, Kalifornijos valstijos laukai yra užpildyti saulėgrąžų eilėmis, ištikimomis priešais kylančią saulę.

Netoliese esančiame Kalifornijos universitete Davisas augalų biologai dabar atrado, kaip saulėgrąžos naudoja savo vidinius "laikrodžius", veikiančius augimo hormonus, kad jie galėtų sekti saule per dieną augdami.

"Tai pirmasis gamyklos laikrodžio pavyzdys, moduliuojantis augimą natūralioje aplinkoje ir turintis tikrą poveikį augalui", - sakė Stacy Harmeris, UC Daviso augalų biologas, ir žurnalo " Mokslas.

Harmeris yra molekulinis biologas, kuris studijuoja cirkadaninius laikrodžius, paprastai augaluose Arabidopsis, kuris yra mažesnis nei saulėgrąžų. Anksčiau Harmeris atrado ryšius tarp "laikrodžio" genų ir augimo hormono auksino, kuris reguliuoja augimą.

Harmeriui ir jos bendradarbiui Benjaminui Blackmanui iš UC Berkeley reikia kito pavyzdžio ir jie rado tai saulėgrąžoje.

Tyrimą finansavo Nacionalinio mokslo fondo "Augalų genomo tyrimų programa".

"Kaip žmonės, augalai remiasi dienos ir nakties dienos funkcijomis", - sakė programos direktorė Anne Sylvester. "Saulėgrąžos, tokios kaip saulės baterijų skydai, seka saulę iš rytų į vakarus. Šie mokslininkai įtraukė į saulėgrąžų genomo informaciją, kad suprastų, kaip ir kaip saulėgrąžos seka saulę."

Pasukti į rytus, tada į vakarus

Augantys saulėgrąžai prasideda diena, kai jų galvos nukreiptos į rytus, vakarienė pasuko per dieną ir naktį grįžta į rytus.

"Augalas laukia aušros laiko ir krypties, o man tai atrodo kaip priežastis, dėl kurios ryšys tarp laikrodžio ir augimo kelio", - sakė Harmeris.

Šis saulėgrąžų elgesį mokslininkai apibūdino dar 1898 m., Tačiau niekas nesvarstė jo susieti su cikadieniais ritmais.

Augalų biologas Hagop Atamianas, taip pat UC-Davis kartu su Harmer ir Blackman atliko serialus eksperimentų su saulėgrąžomis lauke, vazonuose lauke ir patalpų auginimo kamerose.

Paskirstydami augalus, kad jie negalėtų judėti ar kasdien sukaupti vazoninius augalus, todėl jie susidūrė neteisingu būdu, mokslininkai parodė, kad jie gali sutrikdyti saulėgrąžų gebėjimą stebėti saulę. Augalai taip pat parodė, kad lapų plotas ir biomasė sumažėjo, palyginti su kontroliniais augalais.

Kai saulėgrąžos buvo perkeltos į patalpų augimo kamerą su nejudančia viršutine šviesa, jos toliau keletą dienų pakreipdavo atgal ir atgal. Tai yra elgesys, kurį galėtumėte tikėtis iš vidaus laikrodžio mechanizmo, - sakė Harmeris.

Galiausiai, kambariniai augalai vėl pradėjo "saulę" stebėti, kai akivaizdus apšvietimo šaltinis perkeltas per augimo kamerą, per dieną perjungdamas gretimus žiburius.

Augalai gali patikimai sekti judesius ir grįžti naktį, kai dirbtinė diena buvo arti 24 valandų ciklo, bet ne tada, kai buvo arčiau 30 valandų.

Augimo mechanizmai

Kaip augalai perdauna savo stiebus per dieną? "Atamian" įdėjo rašalo taškus ant stiebelių ir nufilmavo juos vaizdo kamera. Pasibaigus vaizdo įrašui, jis galėjo išmatuoti atstumą tarp taškų.

Kai augalai stebėjo saulę, jo rytinė kamieno sritis augo greičiau nei vakarinė pusė. Naktį vakarinė pusė augo greičiau, kai stiebas pasuko kitu būdu. Komanda nustatė keletą genų, kurie per dieną buvo išreikšti aukštesniu lygiu, o kitoje - naktį.

Harmeris sakė, kad saulėgrąžų stiebuose yra du augimo mechanizmai. Pirmasis nustato pagrindinę augalo augimo normą, pagrįstą turima šviesa. Antrasis, kontroliuojamas cirkadano laikrodžio ir įtakoja šviesos kryptis, lemia, kad stiebas išauga daugiau vienoje pusėje nei kitos, todėl dienos metu kyla į rytus į vakarus.

Kai saulėgrąžos bręsta ir gėlė atsidaro, bendras augimas lėtėja, o augalas per dieną drebia judėjimą ir nusileidžia į rytus. Tai, atrodo, yra todėl, kad laikrodžio laikrodis užtikrina, kad augalas rečiau reaguoja į šviesą anksti ryte, nei po pietų ar vakare, todėl per dieną ji palaipsniui nustoja judėti į vakarus.

Kodėl susiduria su saule?

Kodėl brandus saulėgrąžos susiduria su rytu?

Tyrėjai išaugino lauko vazonuose saulėgrąžų ir keletą jų pasuko į vakarus. Matuodami geles su infraraudonųjų spindulių fotoaparatu, jie nustatė, kad rytų saulėgrąžos, kurios rytuose pašildomos greičiau, taip pat pritraukė penkis kartus daugiau apdulkintųjų vabzdžių. Šildant vakarines geles su nešiojamuoju šildytuvu, žolės atnešė daugiau apdulkintojų.

"Bitės", - sakė Harmeris, - "tarsi šiltos gėlės".

menu
menu