Оказывается, подсолнухи — это больше, чем просто красивое лицо: согласно новому исследованию, ультрафиолетовые цвета их цветов не только привлекают опылителей, но и помогают растению регулировать потерю воды.
Плотное скопление желтых лепестков подсолнуха (технически это «соцветие» или собрание множества цветов) — знакомое зрелище, но оно кое-что скрывает от человеческого глаза: ультрафиолетовый (УФ) паттерн «яблочко», невидимый для человека, но не для большинство насекомых, включая пчел.
Подсолнухи на половину в УФ. Фото: Marco Todesco
Давно известно, что эти паттерны «яблочко» улучшают привлекательность цветов для опылителей за счет увеличения их видимости. Теперь исследователи Университета Британской Колумбии обнаружили, что те же самые молекулы, которые создают УФ-паттерны в подсолнечнике, также участвуют в том, чтобы помочь растению реагировать на стрессы, такие как засуха или экстремальные температуры. Они написали об этом в новой статье, опубликованной в журнале в eLife, которая потенциально дает ключ к пониманию того, как растения могут адаптироваться к различным климатическим условиям.
«Неожиданно мы заметили, что подсолнухи, растущие в более сухом климате, имеют цветы с более крупными УФ-«яблочками», и обнаружили, что эти цветы способны более эффективно удерживать воду. Это говорит о том, что эти более крупные УФ-яблочки помогают растениям адаптироваться к этим более засушливым условиям», — сказал ведущий автор исследования доктор Марко Тодеско, научный сотрудник кафедры ботаники Университета Британской Колумбии.
Доктор Тодеско и его коллеги вырастили в университете почти 2000 диких подсолнухов двух разных видов в 2016 и 2019 годах. Они измерили УФ-паттерны подсолнухов, проанализировали геномы растений и обнаружили, что у диких подсолнухов из разных уголков Северной Америки были УФ-яблочки очень разных размеров: у одних яблочко представляло собой тонкое кольцо, а у других оно покрывало весь цветок. Пчелы могли лучше видеть яблочки большего размера и чаще их посещали, что подтверждает предыдущие исследования других видов растений.
Подсолнухи с УФ-«яблочками» в псевдо цвете. Фото: Marco Todesco
Исследователи обнаружили, что один ген HaMYB111 отвечает за большую часть разнообразия цветочных УФ-паттернов. Этот ген контролирует выработку соединений флавонолов, поглощающих УФ-излучение, которые, как также известно, помогают растениям выживать в условиях различных экологических стрессов, таких как засуха или экстремально высокие температуры. Более крупные цветочные УФ-паттерны, содержащие больше этих соединений, могут помочь уменьшить количество испарений подсолнечника в условиях с более низкой влажностью, предотвращая чрезмерную потерю воды. Авторы говорят, что во влажной и жаркой среде более мелкие УФ-паттерны будут способствовать этому испарению, сохраняя растение прохладным и избегая перегрева.
«Поэтому цветочные УФ-паттерны играют как минимум двойную роль в адаптации; помимо их хорошо известного эффекта на усиление опыления, они также регулируют потерю воды цветами», — говорит старший автор, доктор Лорен Ризеберг, профессор кафедры ботаники. и исследовательский центр биоразнообразия. «Это не то, чего вы обязательно ожидаете от цвета цветка, и это иллюстрирует сложность и эффективность адаптации — решение двух проблем с помощью одной черты»..
Ученые считают, что дополнительные исследования этой адаптации могут помочь улучшить устойчивость посевов подсолнечника в будущем.
Подсолнухи выращивают для различных целей, в том числе для производства подсолнечного масла, отрасль с оборотом примерно 20 миллиардов долларов США в 2020 году. Это исследование может помочь расширить знания о том, как привлечь опылителей, потенциально повышая урожайность, говорит доктор Тодеско. «Эта работа также помогает нам понять, как подсолнухи и, возможно, другие растения лучше адаптируются к различным районам или температурам, что может быть важно в условиях потепления климата».
Исследователи также хотят лучше понять, как HaMYB111 регулирует размер УФ-яблочек, и более подробно изучить, как эти закономерности влияют на физиологию растений, а также выяснить, как именно соединения флавонолов влияют на потерю воды.
Источник: University of British Columbia
