Секреты подсолнухов: как они следят за солнцем с помощью нескольких световых сигналов

Подсолнухи — удивительные растения, которые способны поворачиваться за солнцем от востока к западу в течение дня и возвращаться на восток к следующему восходу. Это поведение называется гелиотропизмом и долгое время оставалось загадкой для ученых. Но недавнее исследование, опубликованное в журнале PLOS Biology, раскрывает сложность и многообразие механизмов, лежащих в основе этого явления.

Исследователи из Университета Калифорнии в Дэвисе, США, под руководством Стейси Хармер, сравнили активность генов подсолнухов, склоняющихся к синему свету в лабораторных условиях, с активностью генов подсолнухов, следующих за движением солнца на поле. Оказалось, что только несколько генов, ответственных за известный светозависимый путь реакции, называемый фототропизмом, показывали значительные изменения в активности в ответ на перемещение солнца.

Фототропизм — это система, при которой синий свет, падающий неравномерно на растение, обнаруживается белками, называемыми фототропинами, которые вызывают перераспределение определенного растительного гормона, вследствие чего растущий кончик изгибается в сторону света. Это естественный способ помочь растениям, прикрепленным к одному месту, добираться до света, необходимого для фотосинтеза.

Однако исследование Хармер и ее коллег показало, что гелиотропизм подсолнухов не основан только на этом фототропическом ответе. На самом деле они обнаружили активацию других систем реагирования на свет, в том числе системы избегания тени, которая регистрирует дальний красный свет, характерный для затененных мест. Система избегания тени активировалась на западной стороне стебля подсолнуха в начале дня, когда солнце еще находилось на востоке.

Еще более удивительно то, что даже при удалении либо красного и дальнего красного, либо синего света подсолнухи все еще способны были следить за солнцем. Это предполагает, что несколько систем согласуются для обеспечения гелиотропического ответа, делая его возможным даже при отсутствии одного или нескольких световых триггеров.

Это исследование не только дает более глубокое понимание хорошо известного явления, но и опровергает предыдущие предположения о зависимости поведения растений от канонического светозависимого пути реакции. Оно также демонстрирует сложность и адаптивность растительной жизни.