Wat zorgt ervoor dat zonnebloemen de zon onder ogen komen?

Wat zorgt ervoor dat zonnebloemen de zon onder ogen komen?

Plantenbiologen hebben ontdekt hoe zonnebloemen hun interne circadiane klok gebruiken, werkend op groeihormonen, om de zon gedurende de dag te volgen terwijl ze groeien.

"Het is het eerste voorbeeld van de klok van een plant die de groei in een natuurlijke omgeving moduleert en echte gevolgen heeft voor de plant", zegt Stacey Harmer, hoogleraar plantenbiologie aan de Universiteit van Californië, Davis, en hoofdauteur van een paper in het tijdschrift Wetenschap.

Harmer is een moleculair bioloog die circadiaanse klokken bestudeert, meestal in de laboratoriumfabriek Arabidopsis, dat is duidelijk kleiner dan een zonnebloem. Eerder had Harmer's lab verbindingen ontdekt tussen "klok" -genen en het plantenhormoon auxine, dat de groei reguleert. Maar de onderzoekers hadden een voorbeeld nodig om aan te werken en ze vonden het in de zonnebloem.

Geconfronteerd met de verkeerde manier

Groeiende zonnebloemen beginnen de dag met hun hoofden naar het oosten gericht, slingeren westwaarts door de dag en keren 's nachts terug naar het oosten.

"De plant anticipeert op de timing en de richting van de dageraad, en voor mij lijkt dit een reden om een ​​verband te hebben tussen de klok en het groeipad," zegt Harmer. Wetenschappers al in 1898 hadden dit gedrag van zonnebloemen beschreven, maar niemand had eerder gedacht het te associëren met circadiaanse ritmes.

Hagop Atamian, een postdoctoraal onderzoeker in het lab van Harmer, heeft in samenwerking met het laboratorium van medewerker Blackmoneyman aan de Universiteit van Virginia (nu bij UC Berkeley) een reeks experimenten uitgevoerd met zonnebloemen in het veld, in potten buiten en in binnengroeikamers. .

Door planten zodanig te planten dat ze niet kunnen bewegen of potplanten dagelijks omdraaien zodat ze de verkeerde kant opkeken, toonde Atamian aan dat hij hun vermogen om de zon te volgen kon verstoren. Het volgen van de zon zorgt voor een groeiboost op de planten. Zonnebloemen ingezet zodat ze niet kunnen bewegen, hebben minder biomassa en minder bladoppervlak dan die dat doen, vonden de onderzoekers.

Toen planten met onbeweeglijk bovenlicht in een binnengroeikamer werden bewogen, bleven ze een paar dagen heen en weer zwaaien. Dat is het soort gedrag dat je zou verwachten van een mechanisme aangedreven door een interne klok, zegt Harmer.

Ten slotte zijn de kamerplanten wel begonnen met het volgen van "de zon" toen de schijnbare lichtbron over de groeikamer werd bewogen door de aangrenzende lichten gedurende de dag aan en uit te zetten. De planten konden de beweging betrouwbaar volgen en 's nachts terugkeren wanneer de kunstmatige dag in de buurt kwam van een 24-uurcyclus, maar niet toen het dichter bij 30-uren was.

Oost en West

Dus hoe verplaatsen de planten hun stelen gedurende de dag? Atamian legde inktstippen op de stengels en filmde ze met een videocamera. Op een time-lapse-video kon hij de veranderende afstand tussen de punten meten.

Toen planten de zon volgden, groeide de oostkant van de stengel sneller dan de westkant, vond hij. 'S Nachts groeide de westkant sneller toen de steel de andere kant op slingerde. Het team identificeerde een aantal genen die gedurende de dag op hogere niveaus op de zonzijde van de plant waren uitgedrukt, of aan de andere kant 's nachts.

Harmer zegt dat er twee groeiemechanismen aan het werk zijn in de zonnebloemsteel. De eerste stelt een basisgroottetempo voor de plant in op basis van beschikbaar licht. De tweede, bestuurd door de circadiane klok en beïnvloed door de richting van het licht, zorgt ervoor dat de stengel meer aan de ene kant dan aan de andere kant groeit en dus overdag van oost naar west zwaait.

Naarmate de zonnebloem rijpt en de bloem zich opent, vertraagt ​​de algehele groei en stoppen de planten overdag met bewegen en zakken naar het oosten. Dit lijkt te zijn omdat, omdat de algehele groei vertraagt, de circadiane klok ervoor zorgt dat de plant 's morgens vroeg sterker reageert op licht dan' s middags of 's avonds, zodat hij geleidelijk overdag naar het westen stopt.

'Bijen als warme bloemen'

Waarom staan ​​volwassen zonnebloemen trouwens in oostelijke richting? De onderzoekers groeiden zonnebloemen in potten in het veld en draaiden een aantal ervan naar het westen. Door de bloemen te meten met een infraroodcamera, ontdekten ze dat de op het oosten gerichte zonnebloemen 's ochtends sneller opwarmden en ook vijf keer zoveel bestuivende insecten aantrokken. Het opwarmen van bloemen op het westen met een draagbare kachel bracht meer bestuivers terug naar de bloemen.

"Bijen houden van warme bloemen", zegt Harmer.

"Net als mensen vertrouwen planten op het dagelijkse ritme van dag en nacht om te functioneren", zegt de programmadirecteur, Anne Sylvester. "Zonnebloemen, zoals zonnepaneelmatrices, volgen de zon van oost naar west. Deze onderzoekers maken gebruik van informatie in het zonnebloemgenoom om te begrijpen hoe en waarom zonnebloemen de zon volgen. "

Extra coauteurs van het papier zijn Nicky Creux bij UC Davis, en Evan Brown en Austin Garner bij de Universiteit van Virginia. Het Plant Genome Research Program van de National Science Foundation ondersteunde het werk.

Bron: UC Davis

Verwante Boeken

{AmazonWS: searchindex = Books; keywords = tuinieren; maxresults = 3}

enafarzh-CNzh-TWnltlfifrdehiiditjakomsnofaptruessvtrvi

volg InnerSelf op

facebook-icontwitter-iconrss-icoon

Ontvang de nieuwste via e-mail

{Emailcloak = off}