دانشمندان به تازگی دریافته اند که گل های آفتابگردان به خورشید به شیوه ای کاملاً متفاوت با آنچه ما فکر می کردیم، نگاه می کنند.
به گزارش ایسنا به نقل از نیو اطلس، روشی که یک آفتابگردان جوان هر روز سر زرد روشن خود را برای دنبال کردن حرکات خورشید در سراسر آسمان می چرخاند، از نظر فعالیت گیاهی بسیار چشم‌گیر و خارق العاده است.
اکنون دانشمندان با شگفتی کشف کرده اند که گل آفتابگردان این کار را از طریق یک مکانیسم ژنتیکی جدید انجام می دهد که تحقیقات قبلی در مورد چرخش خورشیدی متمایز آفتابگردان را به چالش می کشد.
استیسی هارمر، استاد زیست شناسی گیاهی در دانشگاه کالیفرنیادیویس و نویسنده ارشد این مقاله می گوید:این یک غافلگیری کامل برای ما بود. گیاهان فوتوتروپیسم (نورگرایی) را از خود نشان می‌دهند که به معنای واقعی کلمه به «چرخش به سمت نور» ترجمه می شود. این فرآیند پیچیده مولکولی، بیوشیمیایی و سلولی، رشد گیاه را به سمت محرک نور با طیف آبی تسهیل می کند تا فتوسنتز بسیار مهم را به حداکثر کارایی برساند.
با این حال، گل آفتابگردان معمولی با نام علمی Helianthus annuus نوع دیگری از فرآیند را نشان می دهد که هلیوتروپیسم (heliotropism) نام دارد و به معنای «چرخش به سمت خورشید» است. هلیوتروپیسم مدت ها بود بعنوان یک نوع تخصصی از فوتوتروپیسم تصور می شد. در این فرآیند، گیاهان در طول روز از شرق به غرب متمایل میشوند و مسیر خورشید را دنبال می کنند و میتوان آنها را در گل هایی مانند بابونه، گل های شکوه صبح و شقایق مشاهده کرد.
با این حال، زیست شناسان دانشگاه کالیفرنیا دیویس دریافته اند که آفتابگردان در واقع مجموعه ای کاملا متفاوت از ژن ها را در فرآیند خاص خود یعنی هلیوتروپیسم دارد و مقررات مکانیسم کاملا متفاوتی را نشان می دهد که به این گیاه اجازه حرکت می دهد. قبلاً تصور می شد که این رفتار بسیار شبیه به مکانیسم فوتوتروپیسم مبتنی بر فتوتروپین است.
هارمر می گوید: بنظر میرسید که ما مسیر فوتوتروپین را رد کرده بودیم، ولی توضیح روشنی پیدا نکرده بودیم.
در این مطالعه، هارمر بهمراه کریستوفر بروکس و هاگاتوپ آتامیان به بررسی این موضوع پرداختند که چه ژن هایی در گل آفتابگردان در محیط های بسته، زمانی که در آزمایشگاه رشد می کنند، روشن میشوند و کدام ژن ها بطور طبیعی در نور خورشیدی در فضای باز رونویسی می شوند.
آن ها دریافتند که این گیاهان در خانه، مستقیماً به سمت نور رشد می کنند و ژن های مرتبط با فتوتروپین ها، پروتئین (Protein) کینازهای گیرنده نور آبی را فعال می کنند که فوتوتروپیسم را تسهیل می کند. اما زمانی که گل آفتابگردان در فضای باز رشد کرد، الگوی کاملاً متفاوتی از بیان ژن را نشان داد و بدون تفاوت در فتوتروپین ها در دو طرف ساقه ها بود. گفتنی است که در گیاهان، این تفاوت عموماً حرکت ساقه را به سمت محرک های نوری هدایت می کند.
پژوهشگران در این مقاله خاطرنشان کردند:تفاوت بین بیان ژن در گیاهان هلیوتروپی در نور طبیعی و گیاهان فوتوتروپی در نور آبی ما را به این امر سوق می دهد که گیرنده های نوری متعدد در حرکات هلیوتروپی در آفتابگردان نقش دارند.
پژوهشگران همچنین نور آبی، فرابنفش، قرمز و فراسرخ را به طور جداگانه مسدود کردند و دیدند که مانعی برای هلیوتروپیسم طبیعی نمی شود. همین نشان می دهد فرآیند سلام به خورشید توسط آفتابگردان، مسیر پیچیده ای است که شامل ترکیبی از طول موج های نور است.
جالب اینجاست که وقتی گل های آفتابگردان از داخل به بیرون منتقل شدند، بلافاصله شروع به ردیابی خورشید در همان روز اول کردند. با این کار، مقدار فوق العاده ای از بیان ژن در سمت سایه دار ساقه به وجود آمد که پس از اولین روز از بین رفت و به پژوهشگران نشان داد که آفتابگردان در حال تغییر سیم کشی های خود است تا به سرعت با منبع نور جدید خود و مسیرهای مولکولی مختلف مورد نیاز سازگار شود.
این موضوع همچنین نشان می دهد که مطالعات مبتنی بر آزمایشگاه امکان دارد تنها یک تصویر از کل ماجرا را ارائه دهند.
هارمر در این رابطه می گوید: چیزهایی که در یک محیط کنترل شده مانند اتاق رشد تعریف می کنید، امکان دارد در دنیای واقعی کارساز نباشند.
در حالی که این گروه تحقیقاتی هنوز ژن های دخیل در هلیوتروپیسم ویژه آفتابگردان را شناسایی نکرده است، با بررسی تنظیم پروتئین در این گیاهان روی آن کار خواهند کرد.
این پژوهش در مجله PLOS Biology منتشر شده است.
- 13
- 4
