Slnečnice sú známe svojou schopnosťou sledovať slnko počas dňa a potom sa v noci preorientovať na východ nasledujúce ráno. Keď sa slnečnice otáčajú za slnkom na svojej ceste po oblohe, vedci dlho si dlho lámali hlavu otázkou, ako presne toto správanie funguje. Nový výskum biológov rastlín z Kalifornskej univerzity v Davis nám ale prináša odpovede, ktoré nás približujú k riešeniu tejto záhady.
Stacey Harmer, profesorka rastlinnej biológie na UC Davis a hlavná autorka štúdie, uviedla, že ich zistenia boli pre nich úplným prekvapením. Väčšina rastlín preukazuje fototropizmus, teda schopnosť rásť smerom k svetelnému zdroju. Vedci predpokladali, že heliotropizmus slnečníc, teda schopnosť sledovať slnko, je založená na rovnakom základnom mechanizme riadenom molekulou fototropínu, ktorá reaguje na svetlo na modrom konci spektra.
Slnečnice svoje hlavy otáčajú tak, že počas dňa rastú trochu viac na východnej strane stonky, čím tlačia hlavu na západ, a v noci naopak rastú viac na západnej strane, aby sa hlava vrátila smerom na východ. Harmerovo laboratórium na UC Davis College of Biological Sciences už predtým ukázalo, ako slnečnice používajú svoje vnútorné cirkadiánne hodiny na predvídanie východu slnka a na koordináciu otvárania kvietkov, aby mohli byť opeľované hmyzom už v skorých ranných hodinách.
V novej štúdii absolvent Christopher Brooks, postdoktorand Hagatop Atamian a Harmerová sledovali, ktoré gény boli aktivované (transkribované) u slnečníc pestovaných v interiéroch laboratórnych rastových komôr a u slnečníc rastúcich na slnku vonku.
Slnečnice v laboratórnych podmienkach reagovali inak, ako tie voľne rastúce
Slnečnice pestované vo vnútri rástli priamo smerom k svetlu, aktivujúc gény spojené s fototropínom. Avšak rastliny pestované vonku, ktoré za slnkom otáčali svoje hlavy, preukázali úplne iný vzor génovej expresie. Medzi jednotlivými stranami stonky nebol zjavný rozdiel v hladine fototropínu.
„Našli sme očakávané transkriptómové podpisy fototropizmu sprostredkovaného fototropínom v stonkách slnečnice ohýbajúcich sa smerom k monochromatickému modrému svetlu (pozn. redakcie: umelému). Prekvapivo sú vzory expresie týchto génov regulovaných fototropizmom v heliotropných rastlinách celkom odlišné (pozn. redakcie: reagujúc na prirodzené svetlo).“, píše sa v publikovanej štúdii.
Vedcom sa zatiaľ nepodarilo identifikovať gény zodpovedné za heliotropizmus.
„Blokáda modrého, ultrafialového, červeného alebo ďalekého červeného svetla pomocou tienenia neovplyvnila reakciu na heliotropizmus. To naznačuje, že existuje pravdepodobne viacero ciest, reagujúcich na rôzne vlnové dĺžky svetla, aby dosiahli rovnaký cieľ,“ hovorí Harmerová. Ďalšie práce sa budú zameriavať na reguláciu proteínov v rastlinách.
Slnečnice sa dokážu rýchlo adaptovať novým podmienkam
Slnečnice sú rýchli učenci. Keď boli rastliny pestované v laboratóriu presunuté von, začali sledovať slnko už prvý deň. Toto správanie bolo sprevádzané prudkým nárastom génovej expresie na zatienenom boku rastliny, ktorá sa v nasledujúcich dňoch neopakovala. To naznačuje určitý druh „prepájania“, hovorí Harmerová.
Okrem odhalenia doteraz neznámych ciest pre svetlocitlivé a rastové procesy v rastlinách, má tento objav aj širší význam.
„To, čo definujete v kontrolovanom prostredí ako je rastová komora, nemusí v reálnom svete fungovať,“ dodáva Harmerová.
Tento objav nielenže rozširuje naše chápanie botaniky, ale tiež nám pripomína, že príroda má ešte stále mnoho tajomstiev, ktoré nás čakajú, aby sme ich odhalili.
