شنبه ۰۳ آذر ۱۴۰۳
روشی که یک آفتابگردان جوان هر روز سر زرد روشن خود را برای دنبال کردن حرکات خورشید در سراسر آسمان می‌چرخاند، از نظر فعالیت گیاهی بسیار چشمگیر و خارق العاده است.
اکنون دانشمندان با شگفتی کشف کرده‌اند که گل آفتابگردان این کار را از طریق یک مکانیسم ژنتیکی جدید انجام می‌دهد که تحقیقات قبلی در مورد چرخش خورشیدی متمایز آفتابگردان را به چالش می‌کشد.
استیسی هارمر، استاد زیست شناسی گیاهی در دانشگاه کالیفرنیادیویس و نویسنده ارشد این مقاله می‌گوید: 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 می‌شود. این فرآیند پیچیده مولکولی، بیوشیمیایی و سلولی، رشد گیاه را به سمت محرک نور با طیف آبی تسهیل می‌کند 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 می‌دهد که هلیوتروپیسم(heliotropism) نام دارد و به معنای «چرخش به سمت خورشید» است. هلیوتروپیسم مدت‌ها بود به عنوان یک نوع تخصصی از فوتوتروپیسم تصور می‌شد. در این فرآیند، گیاهان در طول روز از شرق به غرب متمایل می‌شوند و مسیر خورشید را دنبال می‌کنند و می‌توان آنها را در گل‌هایی مانند بابونه، گل‌های شکوه صبح و شقایق مشاهده کرد.
با این حال، زیست‌شناسان دانشگاه کالیفرنیا دیویس دریافته‌اند که آفتابگردان در واقع مجموعه‌ای کاملاً متفاوت از ژن‌ها را در فرآیند خاص خود یعنی هلیوتروپیسم دارد و مقررات مکانیسم کاملاً متفاوتی را نشان می‌دهد که به این گیاه اجازه حرکت می‌دهد. قبلاً تصور می‌شد که این رفتار بسیار شبیه به مکانیسم فوتوتروپیسم مبتنی بر فتوتروپین است.
هارمر می‌گوید: به نظر می‌رسید که ما مسیر فوتوتروپین را رد کرده بودیم، اما توضیح روشنی پیدا نکرده بودیم.
در این مطالعه، هارمر به همراه کریستوفر بروکس و هاگاتوپ آتامیان به بررسی این موضوع پرداختند که چه ژن‌هایی در گل آفتابگردان در محیط‌های بسته، زمانی که در آزمایشگاه رشد می‌کنند، روشن می‌شوند و کدام ژن‌ها به طور طبیعی در نور خورشیدی در فضای باز رونویسی می‌شوند.
آنها دریافتند که این گیاهان در خانه، مستقیماً به سمت نور رشد می‌کنند و ژن‌های مرتبط با فتوتروپین‌ها، پروتئین کینازهای گیرنده نور آبی را فعال می‌کنند که فوتوتروپیسم را تسهیل می‌کند. اما زمانی که گل آفتابگردان در فضای باز رشد کرد، الگوی کاملاً متفاوتی از بیان ژن را نشان داد و بدون تفاوت در فتوتروپین‌ها در دو طرف ساقه‌ها بود. گفتنی است که در گیاهان، این تفاوت عموماً حرکت ساقه را به سمت محرک‌های نوری هدایت می‌کند.
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 می‌دهد که گیرنده‌های 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 نمی‌شود. همین نشان می‌دهد فرآیند سلام به خورشید توسط آفتابگردان، مسیر پیچیده‌ای است که شامل ترکیبی از طول‌موج‌های نور است.
جالب اینجاست که وقتی گل‌های آفتابگردان از داخل به بیرون منتقل شدند، بلافاصله شروع به ردیابی خورشید در همان روز اول کردند. با این کار، مقدار فوق‌العاده‌ای از بیان ژن در سمت سایه‌دار ساقه به وجود آمد که پس از اولین روز از بین رفت و به پژوهشگران نشان داد که آفتابگردان در حال تغییر سیم‌کشی‌های خود است تا به سرعت با منبع نور جدید خود و مسیرهای مولکولی مختلف مورد نیاز سازگار شود.
این موضوع همچنین نشان می‌دهد که مطالعات مبتنی بر آزمایشگاه ممکن است تنها یک تصویر از کل ماجرا را ارائه دهند.
هارمر در این رابطه می‌گوید: چیزهایی که در یک محیط کنترل شده مانند اتاق رشد تعریف می‌کنید، ممکن است در دنیای واقعی کارساز نباشند.
در حالی که این گروه تحقیقاتی هنوز ژن‌های 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.
انتهای پیام/231111aqweeeew