Однодольные и двудольные растения, поворачиваясь к источнику света, используют для этого разные физиологические механизмы.
Способность растений реагировать на свет, изменяя направление собственного роста, называется фототропизмом. Самый популярный пример — гелиотроп, цветы которого поворачиваются в течение дня вслед за солнцем. Явление фототропизма у растений было описано ещё Чарльзом Дарвином, когда он закрывал от света верхушки побегов, после чего растение не могло поворачивать и изгибать стебель к источнику света. Эти эксперименты впоследствии привели к открытию ауксинов, гормонов, которые контролируют направление и интенсивность роста побегов растения.
Сегодня с объяснением механизма фототропизма сложилась странная ситуация, когда о фототропизме у однодольных известно все, а у двудольных — почти ничего. Между тем к двудольным относятся важнейшие сельскохозяйственные культуры, от винограда и яблони до картофеля и подсолнечника, и знание того, как эти растения «следят» за солнцем, имело бы большую практическую ценность.
Исследователи из Университета Пердью (США) решили восстановить справедливость и выяснить, как происходит фототропизм у двудольных растений.
Задача осложнялась тем, что слишком многие процессы в развитии растения зависят от света: не только направление роста, но и формирование органов на вершине побега, развитие листьев и пр. Словом, нужно было найти способ, как отделить процессы фототропизма от прочих физиологических перестроек. Для этого учёным пришлось выработать режим, позволяющий поймать растение в момент, когда органы уже сформировались, но ещё возможно изменение направления роста. Таким образом оказалось возможным зафиксировать только те процессы, что имели отношение к фототропизму.
У двудольных главную роль в этом тоже играет гормон ауксин, но исследователям удалось найти ещё и белок фототропин 1, который запирает другой белок, АВСВ19, в верхушке растущего побега. АВСВ19 служит переносчиком-транспортёром гормона ауксина; таким образом, благодаря работе фототропина 1 весь ростовый гормон оказывается сконцентрирован в верхушке побега. Если же вдруг положение источника света меняется и растению нужно изогнуть стебель, ауксин вместе со своим переносчиком начинает путь вниз, к точке сгиба. Причём движутся эти белки, что любопытно, не по центральной сосудистой системе, чтобы потом переместиться из сердцевины к краям, к коре, а наоборот: ещё на вершине ауксин расползается по краям побега, а потом начинает путешествие вниз, к точке, в которой нужно изменить направление роста. Это как если бы гормоны нашей центральной нервной системы спускались из мозга не по венам и артериям, а по подкожной системе капилляров.
Как говорит один из авторов работы, Ангус Мерфи, физиология фототропизма у двудольных прямо противоположна тому, как обстоят дела у однодольных: когда орхидея или пшеница хотят изменить направление роста, они спускают ростовый гормон по центральным сосудам, и гормон, добравшись до нужного места, распределяется по боковым зонам стебля. Одинаковый результат у двух групп растений обеспечивается довольно разной физиологией, и теперь исследователям предстоит большая работа по детальной расшифровке всех промежуточных участников, которые обеспечивают движение растений «вслед за солнцем».
Способность растений реагировать на свет, изменяя направление собственного роста, называется фототропизмом. Самый популярный пример — гелиотроп, цветы которого поворачиваются в течение дня вслед за солнцем. Явление фототропизма у растений было описано ещё Чарльзом Дарвином, когда он закрывал от света верхушки побегов, после чего растение не могло поворачивать и изгибать стебель к источнику света. Эти эксперименты впоследствии привели к открытию ауксинов, гормонов, которые контролируют направление и интенсивность роста побегов растения.
Сегодня с объяснением механизма фототропизма сложилась странная ситуация, когда о фототропизме у однодольных известно все, а у двудольных — почти ничего. Между тем к двудольным относятся важнейшие сельскохозяйственные культуры, от винограда и яблони до картофеля и подсолнечника, и знание того, как эти растения «следят» за солнцем, имело бы большую практическую ценность.
Исследователи из Университета Пердью (США) решили восстановить справедливость и выяснить, как происходит фототропизм у двудольных растений.
Задача осложнялась тем, что слишком многие процессы в развитии растения зависят от света: не только направление роста, но и формирование органов на вершине побега, развитие листьев и пр. Словом, нужно было найти способ, как отделить процессы фототропизма от прочих физиологических перестроек. Для этого учёным пришлось выработать режим, позволяющий поймать растение в момент, когда органы уже сформировались, но ещё возможно изменение направления роста. Таким образом оказалось возможным зафиксировать только те процессы, что имели отношение к фототропизму.
У двудольных главную роль в этом тоже играет гормон ауксин, но исследователям удалось найти ещё и белок фототропин 1, который запирает другой белок, АВСВ19, в верхушке растущего побега. АВСВ19 служит переносчиком-транспортёром гормона ауксина; таким образом, благодаря работе фототропина 1 весь ростовый гормон оказывается сконцентрирован в верхушке побега. Если же вдруг положение источника света меняется и растению нужно изогнуть стебель, ауксин вместе со своим переносчиком начинает путь вниз, к точке сгиба. Причём движутся эти белки, что любопытно, не по центральной сосудистой системе, чтобы потом переместиться из сердцевины к краям, к коре, а наоборот: ещё на вершине ауксин расползается по краям побега, а потом начинает путешествие вниз, к точке, в которой нужно изменить направление роста. Это как если бы гормоны нашей центральной нервной системы спускались из мозга не по венам и артериям, а по подкожной системе капилляров.
Как говорит один из авторов работы, Ангус Мерфи, физиология фототропизма у двудольных прямо противоположна тому, как обстоят дела у однодольных: когда орхидея или пшеница хотят изменить направление роста, они спускают ростовый гормон по центральным сосудам, и гормон, добравшись до нужного места, распределяется по боковым зонам стебля. Одинаковый результат у двух групп растений обеспечивается довольно разной физиологией, и теперь исследователям предстоит большая работа по детальной расшифровке всех промежуточных участников, которые обеспечивают движение растений «вслед за солнцем».
Обсуждения Однодольные и двудольные растения по-разному реагируют