Các nhà sinh học thực vật đã phát hiện ra cách hoa hướng dương sử dụng đồng hồ sinh học bên trong của chúng, hoạt động dựa trên hormone tăng trưởng, để theo dõi mặt trời vào ban ngày khi chúng lớn lên.

Stacey Harmer, giáo sư sinh học thực vật tại Đại học California, Davis, và tác giả cao cấp của một bài báo trên tạp chí cho biết, đây là ví dụ đầu tiên về sự tăng trưởng điều chỉnh đồng hồ của một nhà máy trong môi trường tự nhiên. Khoa học.

Harmer là một nhà sinh học phân tử nghiên cứu đồng hồ sinh học, thường là trong nhà máy phòng thí nghiệm Cây xạ hương, nhỏ hơn rõ rệt so với hoa hướng dương. Trước đây, phòng thí nghiệm của Harmer đã phát hiện ra mối liên hệ giữa các gen của đồng hồ và các hoocmon thực vật, điều hòa sự tăng trưởng. Nhưng các nhà nghiên cứu cần một ví dụ để làm việc và họ đã tìm thấy nó trong hướng dương.

Đối mặt với sai cách

Hoa hướng dương mọc bắt đầu ngày mới với đầu hướng về phía đông, xoay về phía tây suốt ngày và quay về hướng đông vào ban đêm.

Nhà máy dự đoán thời điểm và hướng bình minh, và với tôi đó có vẻ là một lý do để có mối liên hệ giữa đồng hồ và con đường tăng trưởng, theo ông Harm Harmer. Các nhà khoa học từ xa như 1898 đã mô tả hành vi này của hoa hướng dương nhưng trước đây không ai nghĩ sẽ liên kết nó với nhịp sinh học.

Hagop Atamian, một nhà nghiên cứu sau tiến sĩ trong phòng thí nghiệm của Harmer, hợp tác với phòng thí nghiệm của cộng tác viên Benjamin Blackman tại Đại học Virginia (nay thuộc UC Berkeley), đã thực hiện một loạt các thí nghiệm với hoa hướng dương trên cánh đồng, trong chậu ngoài trời và trong các buồng tăng trưởng trong nhà .

Bằng cách đặt cây để chúng không thể di chuyển, hoặc xoay cây trong chậu hàng ngày để chúng đi sai hướng, Atamian cho thấy rằng anh ta có thể phá vỡ khả năng theo dõi mặt trời của chúng. Theo mặt trời cung cấp một sự thúc đẩy tăng trưởng cho cây trồng. Các nhà nghiên cứu nhận thấy hoa hướng dương không thể di chuyển đã làm giảm sinh khối và diện tích lá ít hơn so với những cây đó.

Khi thực vật được chuyển vào buồng tăng trưởng trong nhà với ánh sáng trên cao bất động, chúng tiếp tục lắc qua lắc lại trong vài ngày. Đó là loại hành vi mà bạn mong đợi từ một cơ chế được điều khiển bởi đồng hồ bên trong, Harmer nói.

Cuối cùng, các nhà máy trong nhà đã bắt đầu theo dõi lại mặt trời một lần nữa khi nguồn ánh sáng rõ ràng được di chuyển qua buồng tăng trưởng bằng cách bật và tắt đèn liền kề trong ngày. Các nhà máy có thể theo dõi chuyển động một cách đáng tin cậy và trở lại vào ban đêm khi ngày nhân tạo gần với chu kỳ 24, nhưng không phải khi nó gần với giờ 30.

Đông và Tây

Vậy làm thế nào để cây di chuyển thân cây trong ngày? Atamian đặt các chấm mực lên thân cây và quay chúng bằng máy quay video. Trên video quay ngược thời gian, anh ta có thể đo khoảng cách thay đổi giữa các chấm.

Khi thực vật đang theo dõi mặt trời, phía đông của thân cây phát triển nhanh hơn phía tây, ông tìm thấy. Vào ban đêm, phía tây phát triển nhanh hơn khi thân cây vung lên theo cách khác. Nhóm nghiên cứu đã xác định được một số gen được biểu hiện ở mức cao hơn ở phía mặt trời của cây vào ban ngày, hoặc ở phía bên kia vào ban đêm.

Harmer nói rằng dường như có hai cơ chế tăng trưởng đang hoạt động trong thân cây hướng dương. Đầu tiên thiết lập một tốc độ tăng trưởng cơ bản cho nhà máy, dựa trên ánh sáng có sẵn. Thứ hai, được điều khiển bởi đồng hồ sinh học và chịu ảnh hưởng của hướng ánh sáng, làm cho thân cây mọc nhiều hơn một phía so với mặt khác, và do đó lắc lư từ đông sang tây trong ngày.

Khi hoa hướng dương trưởng thành và hoa mở ra, sự tăng trưởng tổng thể chậm lại, và cây ngừng di chuyển trong ngày và ổn định hướng về phía đông. Điều này có vẻ là do, khi tăng trưởng tổng thể chậm lại, đồng hồ sinh học đảm bảo rằng cây phản ứng mạnh hơn với ánh sáng vào buổi sáng sớm hơn vào buổi chiều hoặc buổi tối, vì vậy nó dần dần ngừng di chuyển về phía tây trong ngày.

'Ong như hoa ấm'

Tại sao hoa hướng dương trưởng thành phải đối mặt với phía đông, anyway? Các nhà nghiên cứu đã trồng hoa hướng dương trong các chậu trên cánh đồng, và xoay một số trong số chúng về phía tây. Bằng cách đo những bông hoa bằng camera hồng ngoại, họ phát hiện ra rằng những bông hoa hướng dương hướng về phía đông nóng lên nhanh hơn vào buổi sáng và cũng thu hút số lượng côn trùng thụ phấn gấp năm lần. Làm nóng những bông hoa hướng về phía tây với một lò sưởi di động mang lại nhiều thụ phấn hơn cho những bông hoa.

Những con ong giống như những bông hoa ấm áp.

Anne Giống như mọi người, thực vật dựa vào nhịp điệu hàng ngày của ngày và đêm để hoạt động, Anne nói, giám đốc chương trình, Anne Sylvester. Hoa hướng dương, giống như các tấm pin mặt trời, theo mặt trời từ đông sang tây. Các nhà nghiên cứu khai thác thông tin trong bộ gen hoa hướng dương để hiểu cách thức và lý do tại sao hoa hướng dương theo dõi mặt trời.

Các đồng tác giả khác của bài báo là Nicky Creux tại UC Davis và Evan Brown và Austin Garner tại Đại học Virginia. Chương trình nghiên cứu bộ gen thực vật của Quỹ khoa học quốc gia đã hỗ trợ công việc này.

nguồn: UC Davis

Sách liên quan

at Thị trường InnerSelf và Amazon