ביולוגים של צמחים גילו כיצד חמניות משתמשים בשעון היממה הפנימי שלהם, הפועל על הורמוני גדילה, כדי לעקוב אחר השמש במהלך היום כשהם גדלים.
"זו הדוגמה הראשונה לשעון של צמח המווסת את הצמיחה בסביבה טבעית ויש לו השלכות אמיתיות על הצמח", אומר סטייסי הרמר, פרופסור לביולוגיה של צמחים באוניברסיטת קליפורניה, דייוויס, ומחבר בכיר של מאמר בכתב העת. מדע.
הרמר הוא ביולוג מולקולרי החוקר שעונים ביממה, בדרך כלל בצמח המעבדה ארבידופסיס, שהוא קטן במובהק מחמנייה. בעבר, מעבדת הרמר גילתה קשרים בין גנים "שעוניים" לבין הורמון הצומח אוקסין, המווסת את הצמיחה. אבל החוקרים היו זקוקים לדוגמא לעבוד עליה, והם מצאו אותה בחמנייה.
מתמודד עם הדרך הלא נכונה
חמניות צומחות מתחילות את היום בראשם פונה מזרחה, מתנדנדות מערבה לאורך היום ופונות חזרה מזרחה בלילה.
"הצמח צופה את התזמון ואת כיוון השחר, ובעיני זה נראה שיש קשר בין השעון למסלול הצמיחה", אומר הרמר. מדענים כבר בשנת 1898 תיארו התנהגות זו של חמניות, אך איש לא חשב קודם לכן לשייך אותה למקצבים היממה.
חגופ אטמיאן, חוקר פוסט-דוקטורט במעבדת הרמר, בשיתוף פעולה עם המעבדה של משתף הפעולה בנג'מין בלקמן באוניברסיטת וירג'יניה (כיום באוניברסיטת ברקלי), ביצע סדרת ניסויים עם חמניות בשטח, בעציצים בחוץ ובתאי צמיחה מקורה. .
על ידי ערימת צמחים כך שלא יוכלו לזוז, או הפיכת עציצים מדי יום כך שהם מתמודדים עם הדרך הלא נכונה, אטמיאן הראה שהוא יכול לשבש את יכולתם לעקוב אחר השמש. העוקב אחר השמש מספק דחיפה לגדילה לצמחים. החוקרים גילו כי חמניות שהוסגרו כך שלא יוכלו לזוז, הפחיתו ביומסה ופחות שטח עלים מאלה.
כאשר הועברו צמחים לחדר גידול מקורה עם אור תקורה לא נייד, הם המשיכו להתנדנד קדימה ואחורה במשך כמה ימים. זה סוג ההתנהגות שהיית מצפה ממנגנון המונע על ידי שעון פנימי, אומר הרמר.
לבסוף, הצמחים הפנימיים אכן החלו לעקוב אחר "השמש" שוב כאשר מקור התאורה לכאורה הועבר על פני תא הגידול על ידי הפעלת וכיבוי אורות סמוכים במהלך היום. הצמחים יכלו לעקוב באופן אמין אחר התנועה ולחזור בלילה כאשר היום המלאכותי היה קרוב למחזור של 24 שעות, אך לא כשהוא היה קרוב יותר ל -30 שעות.
מזרח ומערב
אז איך הצמחים מעבירים את הגבעולים שלהם במהלך היום? אטמיאן שם נקודות דיו על הגבעולים וצילם אותם במצלמת וידיאו. בסרטון שעבר זמן הוא יכול למדוד את המרחק המשתנה בין הנקודות.
כשצמחים עקבו אחר השמש, צדו המזרחי של הגבעול גדל במהירות רבה יותר מהצד המערבי, הוא גילה. בלילה הצד המערבי צמח מהר יותר כשהגבעול התנדנד בכיוון ההפוך. הצוות זיהה מספר גנים שבאו לידי ביטוי ברמות גבוהות יותר בצד השמש של הצמח במהלך היום, או בצד השני בלילה.
הרמר אומר כי נראה כי ישנם שני מנגנוני גידול הפועלים בגזע החמניות. הראשון קובע קצב צמיחה בסיסי עבור הצמח, על בסיס האור הזמין. השני, הנשלט על ידי השעון הימתי ומושפע מכיוון האור, גורם לגבעול לצמוח יותר מצד אחד מאשר למשנהו, ולכן מתנדנד מזרחה למערב במהלך היום.
ככל שהחמנייה מתבגרת והפרח נפתח, הצמיחה הכוללת מאטה, והצמחים מפסיקים לנוע במהלך היום ומתיישבים מול מזרח. נראה כי זה מכיוון שככל שהצמיחה הכוללת מאטה, השעון הימתי מבטיח שהצמח מגיב חזק יותר לאור מוקדם בבוקר מאשר אחר הצהריים או הערב, ולכן הוא מפסיק לנוע מערבה במהלך היום.
"דבורים כמו פרחים חמים"
מדוע בכלל חמניות בוגרות פונות מזרחה? החוקרים גידלו חמניות בעציצים בשטח, וסובבו כמה מהם מערבה. על ידי מדידת הפרחים במצלמת אינפרא-אדום הם גילו כי החמניות הפונות מזרחה מתחממות במהירות רבה יותר בבוקר - וגם משכות לחרקים מאביקים פי חמישה. חימום פרחים הפונים מערבה עם תנור נייד החזיר מאביקים נוספים לפרחים.
"דבורים כמו פרחים חמים," אומר הרמר.
"בדיוק כמו אנשים, צמחים מסתמכים על המקצבים היומיים של יום ולילה כדי לתפקד", אומרת מנהלת התוכנית, אן סילבסטר. "חמניות, כמו מערכי פאנלים סולאריים, עוקבות אחר השמש ממזרח למערב. חוקרים אלה משתמשים במידע בגנום החמניות כדי להבין כיצד ומדוע חמניות עוקבות אחר השמש. "
מקורבים נוספים לעיתון הם ניקי קרו באוניברסיטת דייויס, ואוון בראון ואוסטין גארנר מאוניברסיטת וירג'יניה. תוכנית המחקר הלאומית לגנום הצמחים של הקרן למדע תמכה בעבודה.
מקור: UC Davis
ספרים קשורים
at InnerSelf Market ואמזון
