
Американские
ученые выяснили, какие механизмы отвечают за ориентацию масличного подсолнечника
(Helianthus annuus) на Солнце и какое
эволюционное значение это имеет. Оказалось, что способность поворачиваться под
действием солнечного света (гелиотропизм) связана с согласованной работой светочувствительных
механизмов и циркадианных ритмов растения. Результаты работы опубликованы в
журнале Science.
 
Молодые
подсолнечники в течение светового дня поворачиваются вслед за Солнцем с востока
на запад, а ночью — обратно, чтобы с утра снова встречать солнечный свет. Расцветшие
растения прекращают это движение и всегда обращены на восток. Чтобы понять, за
счет чего это происходит, сотрудники Университетов Калифорнии и Виргинии провели
ряд экспериментов в поле и закрытом помещении.
 
На
первом этапе работы они искусственно фиксировали часть подопытных
подсолнечников, не давая им следовать за Солнцем. Общая биомасса и площадь
листьев таких растений оказалась в среднем на 10 процентов меньше, чем у росших
без ограничений. Таким образом, поворот за Солнцем необходим молодым растениям
для более интенсивного роста.
 
Обратный
поворот на восток в течение ночи указывает на то, что в этом процессе задействованы
механизмы регуляции циркадных ритмов. Ученые подтвердили это, внося подсолнечники
с поля в помещение с постоянным освещением (растения еще несколько суток
продолжали вращение) и навязывая им искусственный 30-часовой цикл освещения (ритм
поворотов растений сбивался, возвращаясь к норме при 24-часовом цикле).
 
У
подсолнечника нет листовых подушечек — специальных двигательных органов,
которые обеспечивают гелиотропизм у некоторых видов растений. Учитывая то, что
амплитуда движений подсолнечника убывает по мере роста вплоть до полного
отсутствия у зрелых растений, ученые предположили, что повороты подсолнечника
за Солнцем обеспечивает неравномерное удлинение стебля в течение суток. Эксперименты
с растениями, лишенными гормона роста гиббереллина, а также изучение активности
генов в западной и восточной сторонах стебля подтвердило эту гипотезу. Причем
оказалось, что рост западной стороны стебля, более интенсивный ночью,
происходит «по умолчанию», а необходимый днем рост восточной — регулируется
светочувствительными механизмами (в частности перераспределением гормона
ауксина под действием фототропинов).
