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向日葵为何朝向太阳?与“生物钟”有关


 

内容摘要

目前,美国加州大学戴维斯分校史黛丝·哈默(Stacey Harmer)教授带领一支科学家小组获得一项新发现,向日葵使用它们的生物钟作为“成长激素”,生长过程中白天时间跟随着太阳的方向。

 

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生物学家最早于1898年首次描述了向日葵总是朝向太阳的特征,但是之前没有人认为这与昼夜节律有关。

成长的向日葵花头白天时间会朝向东方,从日出至日落由东向西转动,晚上花头再从西至东转动。美国加州大学戴维斯分校史黛丝·哈默教授说:“向日葵能够预测黎明时太阳的方向和出现时间,对于我们而言,这就像是季节与时钟和生长方式有关。”

研究报告合著作者、美国加州大学伯克利分校本杰明-布莱克曼(Benjamin Blackman)博士说:“在我们实验之前,很少有研究(至少是50年前)评估发现向日葵如何在夜间转动,他们认为该现象涉及一些内部特征,但并未直接与生物时钟有关。”

科学家在野外环境、户外盆栽和室内人工生长箱,进行了一系列向日葵实验,他们固定了盆栽向日葵,使它们的花头无法每天自然移动和转向,它们持续朝向错误的方向。他们发现这将破坏它们跟踪太阳方向的能力,发现植物花头跟随太阳方向获得一个生长动力。

科学家发现被固定无法移动花头的向日葵出现生物量减少,以及叶片面积较小。当植物放置在室内人工生长箱,并且固定天花板灯源,结果发现向日葵花头持续前后摆动多天时间。

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在白天时间通过关闭和开启邻近灯光,最终室内向日葵开始再次追随“太阳”的方向,当这个“人造白天”接近于24小时循环周期,而不是接近30个小时,向日葵花头将追随邻近灯光的变化,到夜晚花头再次转动。

研究小组在白天时间朝向太阳一侧的向日葵花头中发现大量基因,夜晚时间另一侧花头也出现此类现象。显然向日葵茎杆具有两种生长机制,第一种生长机制是植物基本生长速度,基于自然光线;第二种是受生物钟控制,并受到光线方向的影响,导致向日葵茎杆一侧大于另一侧,因此白天时间由东至西产生影响。

科学家解释称,向日葵茎杆生长与内部时钟基因有关,因此白天时间东侧茎杆比西侧茎杆更加延伸,转动茎杆和花头朝西追随太阳移动。目前,这项最新研究发表在近期出版的《科学》杂志上。

文  光明网

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