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向日葵(Helianthus)的花以能「追蹤」太陽而出名。過去的研究發現,向日葵莖的兩側會發生生長速度不一致的狀況,白天東側生長較快(莖往西偏),晚上西側生長較快(莖往東偏)。
這樣的現象,很多科學家都認為,應該是跟向光素(phototropin)有關,或甚至不只是向光素,還有其他的光受器:如光敏素(phytochrome)、隱花色素(cryptochrome)等等。
聽起來蠻合理的,但是,科學是一種一定要經過實驗驗證的過程,所以就有科學家動手去驗證了。
結果蠻令人意外的。加大戴維斯分校的研究團隊,觀察室內培養室中生長的向日葵和戶外陽光下生長的向日葵,分析哪些基因在這兩種環境中被啟動(轉錄)。
研究團隊發現在室內,向日葵會直直地生長朝向光源,啟動與向光素有關的基因。但在戶外生長的植株,雖然也會隨著太陽轉動它們的花朵,但是它們卻展現完全不同的基因表達模式。莖的兩側似乎在向光素方面沒有明顯差異。那麼其他的光呢?研究團隊試著屏蔽藍光、紫外線、紅光或紅外光,但是這些處理對趨光性反應都沒有造成影響。這顯示向日反應可能存在多種途徑,對不同波長的光都做出反應,來實現相同的目標。
未來的工作將繼續研究植物中的蛋白質調控,希望能早日解開向日葵向日之謎。
參考文獻:
Christopher J. Brooks, Hagop S. Atamian, Stacey L. Harmer. Multiple light signaling pathways control solar tracking in sunflowers. PLOS Biology, 2023; 21 (10): e3002344 DOI: 10.1371/journal.pbio.3002344
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