Ahli biologi tumbuhan telah menemukan bagaimana bunga matahari menggunakan jam sirkadian internal mereka, bekerja pada hormon pertumbuhan, untuk mengikuti matahari pada siang hari saat mereka tumbuh.
"Ini adalah contoh pertama dari jam tanaman yang memodulasi pertumbuhan di lingkungan alami, dan memiliki dampak nyata bagi pabrik tersebut," kata Stacey Harmer, profesor biologi tanaman di University of California, Davis, dan penulis senior sebuah makalah di jurnal tersebut. Ilmu.
Harmer adalah ahli biologi molekuler yang mempelajari jam sirkadian, biasanya di pabrik laboratorium Arabidopsis, yang jelas lebih kecil dari bunga matahari. Sebelumnya, laboratorium Harmer telah menemukan hubungan antara gen "jam" dan hormon tanaman auksin, yang mengatur pertumbuhan. Tapi para periset membutuhkan contoh untuk dikerjakan, dan mereka menemukannya di bunga matahari.
Menghadapi cara yang salah
Bunga matahari yang mulai tumbuh mulai hari dengan kepala menghadap ke timur, mengayunkan ke barat sepanjang hari, dan kembali ke timur pada malam hari.
"Pabrik mengantisipasi waktu dan arah fajar, dan bagi saya itu terlihat seperti alasan untuk memiliki hubungan antara jam dan jalur pertumbuhan," kata Harmer. Ilmuwan sejauh 1898 telah menggambarkan perilaku bunga matahari ini namun sebelumnya tidak ada yang mengira mengaitkannya dengan ritme sirkadian.
Hagop Atamian, seorang peneliti postdoctoral di laboratorium Harmer, bekerja sama dengan laboratorium kolaborator Benjamin Blackman di University of Virginia (sekarang di UC Berkeley), melakukan serangkaian percobaan dengan bunga matahari di lapangan, di pot di luar ruangan, dan di ruang pertumbuhan dalam ruangan. .
Dengan mengintai tanaman sehingga mereka tidak bisa bergerak, atau membalik tanaman pot di sekitar sehari-hari sehingga mereka menghadapi hal yang salah, Atamian menunjukkan bahwa ia bisa mengganggu kemampuan mereka untuk melacak sinar matahari. Setelah matahari memberi dorongan pertumbuhan pada tanaman. Bunga matahari bertelur sehingga tidak dapat bergerak memiliki biomassa yang berkurang dan luas daun kurang dari yang ada, para peneliti menemukan.
Saat tanaman dipindahkan ke ruang pertumbuhan dalam ruangan dengan lampu overhead yang tidak bergerak, mereka terus berayun maju mundur selama beberapa hari. Itulah jenis perilaku yang Anda harapkan dari mekanisme yang didorong oleh jam internal, kata Harmer.
Akhirnya, tanaman indoor mulai melacak "matahari" lagi ketika sumber penerangan yang nyata dipindahkan melintasi ruang pertumbuhan dengan memutar lampu dan lampu yang berdekatan di siang hari. Tanaman dapat dengan andal melacak pergerakan dan kembali pada malam hari ketika hari buatan mendekati siklus 24-jam, namun tidak bila mendekati jam 30.
Timur dan Barat
Lantas bagaimana tanaman memindahkan batangnya di siang hari? Atamian menaruh titik-titik tinta pada tangkai dan memfilmkannya dengan kamera video. Pada video selang waktu, dia bisa mengukur jarak yang berubah antara titik-titik itu.
Ketika tanaman melacak matahari, sisi timur batang tumbuh lebih cepat daripada sisi barat, ia menemukan. Pada malam hari, sisi barat tumbuh lebih cepat saat batangnya berayun ke arah lain. Tim mengidentifikasi sejumlah gen yang diekspresikan pada tingkat yang lebih tinggi di sisi matahari tanaman di siang hari, atau di sisi lain pada malam hari.
Harmer mengatakan bahwa tampaknya ada dua mekanisme pertumbuhan yang bekerja di batang bunga matahari. Yang pertama menetapkan tingkat pertumbuhan dasar untuk pabrik, berdasarkan cahaya yang tersedia. Yang kedua, yang dikendalikan oleh jam sirkadian dan dipengaruhi oleh arah cahaya, menyebabkan batang tumbuh lebih banyak di satu sisi daripada yang lain, dan karena itu bergoyang ke timur ke barat pada siang hari.
Saat bunga matahari jatuh tempo dan bunga terbuka, pertumbuhan keseluruhan melambat, dan tanaman berhenti bergerak di siang hari dan menetap menghadap ke timur. Hal ini tampaknya karena, karena pertumbuhan secara keseluruhan melambat, jam sirkadian memastikan bahwa tanaman bereaksi lebih kuat terhadap cahaya pagi-pagi daripada di siang atau malam hari, sehingga secara bertahap berhenti bergerak ke arah barat sepanjang hari.
'Lebah seperti bunga hangat'
Mengapa bunga matahari dewasa menghadap ke timur? Para periset menanam bunga matahari di pot di lapangan, dan memutar beberapa dari mereka ke barat. Dengan mengukur bunga dengan kamera inframerah, mereka menemukan bahwa bunga matahari yang menghadap ke timur memanas lebih cepat di pagi hari - dan juga menarik lima kali lebih banyak serangga penyerbuk. Pemanasan di atas bunga yang menghadap ke barat dengan pemanas portabel membawa lebih banyak penyerbuk kembali ke bunga.
"Lebah seperti bunga hangat," kata Harmer.
"Sama seperti manusia, tumbuhan bergantung pada irama harian siang dan malam untuk difungsikan," kata sutradara program tersebut, Anne Sylvester. "Bunga matahari, seperti panel surya, ikuti matahari dari timur ke barat. Periset ini memanfaatkan informasi dalam genom bunga matahari untuk memahami bagaimana dan mengapa sinar matahari melacak sinar matahari. "
Rekan penulis tambahan dari makalah ini adalah Nicky Creux di UC Davis, dan Evan Brown dan Austin Garner di University of Virginia. Program Penelitian Genom Plant Plant National Science Foundation mendukung pekerjaan tersebut.
Sumber: UC Davis
Buku terkait
at Pasar InnerSelf dan Amazon
