是什麼讓向日葵面對太陽?

是什麼讓向日葵面對太陽?

植物生物學家已經發現向日葵如何利用其內部生物鐘,作用於生長激素,在白天生長時跟隨太陽。

“這是植物時鐘調節自然環境中生長的第一個例子,並對植物產生了真正的影響,”加州大學戴維斯分校植物生物學教授,該期刊論文的高級作者斯泰西哈默說。 科學.

Harmer是一名研究生物鐘的分子生物學家,通常在實驗室工廠 擬南芥,明顯小於向日葵。 此前,哈默的實驗室發現了“時鐘”基因與植物激素生長素之間的聯繫,後者調節生長。 但研究人員需要一個例子來研究,他們在向日葵中找到了它。

面對錯誤的方式

越來越多的向日葵開始了一天,他們的頭向東,向西擺動一天,晚上回到東方。

“工廠預計黎明的時間和方向,對我來說,這似乎是時鐘和增長途徑之間聯繫的理由,”哈默說。 早在1898的科學家就已經描述了向日葵的這種行為,但之前沒有人想過將它與晝夜節律聯繫起來。

Harmer實驗室的博士後研究員Hagop Atamian與弗吉尼亞大學(現在加州大學伯克利分校)的合作者Benjamin Blackman實驗室合作,在野外,室外盆栽和室內生長室中進行了一系列向日葵實驗。 。


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通過將植物放置使其無法移動,或每天轉動盆栽植物以使它們面對錯誤的方式,Atamian表明他可能會破壞他們追踪太陽的能力。 太陽照射後為植物提供了生長。 研究人員發現,向日葵被放置,因此它們不能移動,生物量減少,葉面積減少。

當植物被移動到具有固定頂燈的室內生長室時,它們繼續來回擺動幾天。 哈默表示,這是一種由內部時鐘驅動的機制所期望的行為。

最後,通過在白天打開和關閉相鄰的燈光,當明顯的光源穿過生長室時,室內植物確實再次開始跟踪“太陽”。 當人工日接近24小時周期時,植物可以可靠地跟踪運動並在晚上返回,但是當它接近30小時時則不能。

東和西

那麼植物如何在白天移動它們的莖? Atamian將墨點放在莖上並用攝像機拍攝。 在延時視頻中,他可以測量點之間的變化距離。

他發現,當植物追踪太陽時,莖的東側比西側生長得更快。 到了晚上,西側越來越快,因為莖向另一側搖擺。 該小組確定了許多基因,這些基因在白天在植物的陽光側或在夜間的另一側以較高水平表達。

哈默說,向日葵莖中似乎有兩種生長機制。 第一個基於可用光線設定工廠的基本增長率。 第二個是由生物鐘控制並受光線方向的影響,導致莖在一側比另一側生長更多,因此在白天從東向西搖擺。

隨著向日葵的成熟和花朵的開放,整體生長速度減慢,植物在白天停止移動並向東面向下沉降。 這似乎是因為,隨著整體增長放緩,生物鐘確保植物早晨對光的反應比下午或晚上更強,因此它在白天逐漸停止向西移動。

'蜜蜂喜歡溫暖的花朵'

無論如何,為什麼成熟的向日葵面向東方? 研究人員在野外的盆中種植向日葵,並將其中一些向西旋轉。 通過用紅外攝像機測量花朵,他們發現朝東的向日葵在早晨加熱得更快 - 並且吸引了五倍的授粉昆蟲。 用便攜式加熱器加熱朝西的花朵,將更多的傳粉者帶回花朵。

“蜜蜂喜歡溫暖的花朵,”哈默說。

“就像人一樣,植物依靠日夜的日常節奏來發揮作用,”該節目的導演安妮西爾維斯特說。 “向日葵像太陽能電池板陣列一樣,從東到西跟隨太陽。 這些研究人員利用向日葵基因組中的信息來了解向日葵跟踪太陽的方式和原因。“

該論文的其他共同作者是加州大學戴維斯分校的Nicky Creux,以及弗吉尼亞大學的Evan Brown和Austin Garner。 美國國家科學基金會的植物基因組研究計劃支持這項工作。

資源: 加州大學戴維斯分校

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