ひまわりが太陽に向くのは何ですか?

ひまわりが太陽に向くのは何ですか?

植物の生物学者は、ヒマワリが成長ホルモンに作用する内部の概日時計をどのように使用して成長するのかを日中の太陽に追随させる方法を発見しました。

「これは、自然環境における成長を調節し、植物に真の影響を及ぼしている植物の時計の最初の例です」とカリフォルニア大学デービス校の植物生物学教授であるStacey Harmerは述べています。 科学.

Harmerは分子生物学者であり、通常は実験室で概日時計を研究しています シロイヌナズナこれはヒマワリよりもはるかに小さい。 これまで、ハーマーの研究室では、「時計」遺伝子と成長を調節する植物ホルモンであるオーキシンとの間に関連があることが発見されました。 しかし、研究者は、作業の例が必要で、彼らはひまわりの中でそれを見つけました。

間違った方向に直面する

成長するヒマワリは頭を東に向け、日中は西にスイングし、夜には東に戻る。

「この工場では、夜明けのタイミングと方向、そして時計と成長経路の間につながる理由のようなものが私にはある」とHarmer氏は言います。 1898のような科学者たちは、このようなヒマワリの行動を記述していましたが、これまでこれを概日リズムと関連付けることは考えていませんでした。

Harmerの研究室の博士研究員であるHagop Atamianは、バージニア大学ベンジャミン・ブラックマンの共同研究者(現UCバークレー校)の協力を得て、現場、屋外のポット、屋内の成長室でヒマワリの実験を続けました。

彼らが間違った方向に向いているように植物を動かすことができないように、または鉢植えの植物を毎日回すことによって、アタミアンは太陽を追跡する彼らの能力を混乱させる可能性があることを示しました。 太陽に続いて、植物の成長が促進されます。 ヒマワリは移動できないように踏ん張っており、バイオマスが減少し、葉面積が減少していると研究者らは見出した。

植物が不動の天井の光で室内の成長室内に移動したとき、彼らは数日間往復し続けた。 これは、内部クロックによって駆動されるメカニズムから期待される動作のようなものです。

最後に、屋内植物は、照明の見かけの光源が、その日に隣接する照明をオンまたはオフにすることによって、成長室を横切って移動されたときに再び「太陽」の追跡を開始した。 人工の日が24時間のサイクルに近い夜には、プラントは確実に動きを追跡して戻ることができましたが、30時間に近い時はそうではありませんでした。

東と西

それで、植物は日中どのように茎を動かすのですか? アタミアンは、インクドットを茎の上に置き、ビデオカメラで撮影しました。 時間経過ビデオでは、彼は点の間の変化する距離を測定することができました。

植物が太陽を追跡していたとき、幹の東側は西側よりも急速に成長したと彼は見出した。 夜になると、茎が逆になって西側がより速く成長した。 研究チームは、日中植物の太陽側でより高いレベルで、または夜間に他の側で発現された多数の遺伝子を同定した。

ハーマーは、ヒマワリの茎の中で働く2つの成長メカニズムがあるようだと言います。 最初は利用可能な光に基づいて植物の基本的な成長率を設定します。 概日時計によって制御され、光の方向に影響される第2のものは、茎が他のものよりも片側でより多く生長し、したがって日中に東から西へと動く。

ヒマワリが成熟し、花が開くと、全体的な成長が減速し、植物は日中動きを止め、東向きに沈む。 これは、全体的な成長が減速するにつれて、概日時計が、午後または夕方よりも午前中よりも強く反応することを確実にするため、日中は徐々に西へ移動します。

「暖かい花のような蜂」

とにかく、成熟したヒマワリはどうして東向きですか? 研究者たちは、畑の鉢の中でヒマワリを栽培し、それらのいくつかを西に回しました。 花を赤外線カメラで測定することで、彼らは東向きのヒマワリが朝早く熱くなり、さらに5倍もの授粉昆虫を集めることを発見しました。 ポータブルヒーターで西向きの花を暖めて、より多くの花粉を花に戻しました。

「暖かい花のようなミツバチ」とハマー氏は言います。

「人々のように、植物は機能するために日中の日常のリズムに頼っています」とプログラムのディレクター、アンシルベスターは述べています。 「太陽パネルアレイのようなひまわりは、東から西へ太陽を追いかける。 これらの研究者らは、ヒマワリゲノムの情報を利用して、ヒマワリが太陽を追跡する方法とその理由を理解しています。

この論文の共著者は、UC DavisのNicky Creuxと、Virginia大学のEvan BrownとAustin Garnerです。 国立科学財団の植物ゲノム研究プログラムがこの研究を支援した。

ソース: カリフォルニア大学デ​​ービス校

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