你知道吗?基因让向日葵总是向着太阳
细心观察你会发现,每天清晨,年幼的向日葵总是追随着太阳运动的轨迹,而到了晚上,它们又反过来朝东运动,准备迎接下一个东升的旭日。这种对太阳的“崇拜”伴随着它们成长,直到成年,它们才不再追随太阳,而变成固定朝向东方。
那么,向日葵为什么总是向着太阳?
最新研究发现,向日葵总是向着太阳,其实蕴含着丰富的生物学知识。说到底,它是由基因控制的。主要涉及几个小小的基因,尤其是 IAA19-like 和 SAUR50-like 基因。
在白天,与生长素( auxin)合成相关的 SAUR50-like 基因在向日葵茎秆东侧大量表达,随着该基因的持续表达向日葵的花盘也逐渐由东方慢慢转向西方;在夜间,另一个与吲哚乙酸(IAA)合成通路相关的基因 IAA19-like 在向日葵茎秆西侧大量表达促使向日葵的花盘缓慢地由西面转向东面迎接太阳的再次升起。只是这两个基因特异性表达的原因目前还未可知。
实际上在2016年,加州大学戴维斯分校Stacey L. Harmer教授研究小组就用科学的实验解释了“为什么向日葵总是向着太阳”这个问题,相关工作作为封面文章,发表在Science上。(Circadian regulation of sunflower heliotropism, floral orientation, and pollinator visits. Science, 2016, 353, 587-590, DOI: 10.1126/science.aaf9793)
向日葵总是向着太阳主要是因为受到光线的影响,其根茎部含有一种避光、刺激细胞生长的“植物生长素”。当这种生长素遇到阳光,就会跑到背光面躲避起来,使得背光面生长较快,向阳面生长得较慢,造成了茎部向光性的弯曲,产生其一直向阳生长的现象。
向日葵的叶子和花盘在白天追随太阳从东转向西,并非即时跟随的。植物学家曾测量过,其花盘的指向会落后于太阳大约12度,即48分钟。太阳下山后,生长素会重新分布,又使向日葵慢慢地转回起始位置,再次朝向东方。大约凌晨3点左右,它就会朝向东方等待太阳升起。
他们的实验表明,向日葵的向阳性是由其本身的生理节奏以及外部环境刺激共同决定的。
向日葵是桔梗目、菊科、向日葵属的一年生草本植物。因其生长前期的幼株顶端及中期的幼嫩花盘会明显跟着太阳转动而得名,对其向阳而动的原因此前主要有两个理论假说,即植物生长素假说和热力影响假说。
生长素假说认为向日葵存在一种避光并且促进细胞生长的生长素。这种生长素在向日葵颈部的背阳面积累,使其生长更快从而导致向日葵总是面向太阳。
热力影响假说认为是阳光中的热度把向日葵花盘中的管状小花晒热,基部的纤维发生收缩,导致花盘转换方向来接受阳光。但这两种假说都不能很好地解释为什么太阳下山后,向日葵的花盘又慢慢往回摆,在大约凌晨3点时,又朝向东方等待太阳升起。
向日葵起源于北美,是美洲原住民在史前种植的几种植物之一,是北美东部农业综合体的一部分。科学研究认为向日葵最早是在公元前2300年被如今美国田纳西州居住的印第安人驯化,但是也有研究发现公元前2600年在如今墨西哥的塔巴斯科的圣·安德列斯(San Andres)发现了印加人种植向日葵的痕迹。
向日葵最初作为观赏花卉被西班牙探险家从美洲带至欧洲并广泛种植。由于向日葵油在俄罗斯备受欢迎,因此俄罗斯在18世纪初成功将其进行商业化生产。至此向日葵正式分为观赏向日葵和食用(包括直接食用和油用)向日葵两个大类。向日葵油富含维生素E、亚油酸等物质而逐渐受到人们喜爱,如今已成为世界四大油料作物之一。
(本文参考搜狐网 有关文章编写 )