Kiderült, hogyan követik a napot a napraforgók

Sikerült megfejteni, hogyan képesek a napraforgók követni a nap mozgását, és hogy ez milyen előnyt jelent a növény számára.

Évezredek óta lenyűgözőnek tartjuk a napraforgó különleges képességét, ám csak most sikerült megfejteni, miként képes a növény virágzata követni a nap járását. Ez ugyanis evolúciós előnyt jelent a napraforgó számára: minél több fény éri a növényt, annál nagyobbra nő, és minél jobban képes felmelegíteni a napsugárzás a tányérvirágzatot, az annál több beporzó rovart csalogat magához, annál több lesz a termés.

A napraforgóknak saját belső órájuk szabályozza, merre forognak Fotó: Hajdú D. András - Origo

A fiatal napraforgó-palánták keletről nyugat felé fordulva követik a nap járását, majd éjszaka 180 fokot visszafordulnak kelet felé, hogy pirkadatkor ismét a legjobb pozícióban érje őket a kelő nap. Ezzel szemben a kifejlett növények "lecövekelnek" kelet felé, nem mozgatják már a tányérjukat.

A jelenség kiváltója a napfény és a növény belső biológiai órája, az úgynevezett 24 órás cirkadián ritmus, ami a növényi (például növekedési) hormonok termelődését szabályozza, olvasható a Science tudományos folyóirat cikkében. Az amerikai Davis és Berkeley egyetem kutatói remélik, hogy a felfedezés eredményeire alapozva esetleg más növényeknél is serkenteni lehet a "napraforgást", és ennek révén a terméshozamot.

A fény-árnyék váltakozását követi a napraforgó szára

Nappal a fiatal napraforgó szárának árnyékos, keleti oldalán nőnek gyorsabban a sejtek, ettől a szár és a fej az ellenkező, nyugati irányba hajlik meg. Éjszaka a szár nyugati oldalán nőnek gyorsabban a sejtek, ezért a virág visszafordul kelet felé, épp napkelte idejére.

A nappal és az éjszaka, azaz a világosság és a sötétség befolyásolja a napraforgó belső óráját, a cirkadián ritmust, amihez kapcsolódnak a szárnövekedést irányító gének. Amint a növény szára eléri a kifejlett hosszúságot, az "óragének" lekapcsolják a váltakozó oldalú szárnövekedést, és a napraforgó tányérja keleti irányban stabilizálódik. Ennek köszönhetően

a virágzat már kora reggel melegebb lesz a környező, más fajhoz tartozó virágokhoz képest,

amivel több rovart tud magához vonzani. Nem is keveset: a kutatók mérései szerint akár ötször többet, mint más növényfajok.

A fény felé növekedést fototropizmusnak nevezik (foto = fény, tropos = fordulás görögül). A jelenség régóta ismert, de a szakirodalomban elsőként Charles Darwin írta le, bár ő még nem tudhatta, hogy a folyamatot irányító fényérzékeny sejtek, a fotoreceptorok a látható fény spektrumában lévő kék fényt érzékelik, és annak hatására aktiválódnak. (Ez az emberekben ugyanígy működik, mi is a hajnali kékes derengés miatt ébredünk fel kora reggel.)

A kifejlett napraforgók már nem fordulnak, csak a fiatal növények Forrás: MTI/Czeglédi Zsolt

Dinamikusabb változata a napraforgóra is jellemző heliotropizmus (helio = nap görögül), amikor a növény valamilyen mértékben követi a nap látszólagos mozgását.

Hogyan csapjunk be egy napraforgót?

A nap felé fordulásnak tulajdonítják a napraforgó erélyesebb fejlődését. Ezt a kutatók úgy igazolták, hogy a laboratóriumban cserepekben hajtatott napraforgókat, amelyek az éjjeli sötétben kelet felé orientálódtak, minden éjjel visszafordították nyugati irányba. Egy másik csoportban a napraforgót nem forgatták, hanem karókhoz kötözve forgásképtelenre rögzítettek. Mindkét csoportban a kifejlett növények tömege és levélfelülete 10 százalékkal kisebb lett, mint a háborítatlanul forgó kontrollnövényeké.

Számos növény fordítja a leveleit a fény irányába, de csak néhány képes arra, hogy a napraforgóhoz hasonlóan a levelekkel és virágzattal együtt a szárát is ide-oda forgassa. Jóllehet ez 1898 óta ismeretes, eddig a tudomány nem foglalkozott vele.

A napraforgó szárában kétféle rendszer irányítja a növekedést Forrás: Flickr / skyseeker

A kutatók most több gént azonosítottak, amelyek nagyobb számban aktivizálódtak a napraforgó szárának napos oldalán, illetve éjjel a másikon. Kiderült, hogy a szárban kétféle rendszer irányítja a növekedést: az egyik a rendelkezésre álló fénymennyiség alapján az általános növekedést szabályozza, míg a másik, amelyet a cirkadián ritmus diktál, a szár váltakozó oldalú fejlődéséért felelős. Együttes hatásuk végső eredményeként

a napraforgó több magot hoz, ami lényegében a faj fennmaradását segíti, vagyis evolúciós előnyként szolgál.

Az indiánok már 3000 éve termesztik a napraforgót, amelyet Kolumbusz honosított meg Európában. Sokáig csak dísznövényként ültették, utak, kertek szélére, aztán pedig zömmel takarmánynövényként hasznosították. A magból sajtolt olaj fogyasztása csak az 1940-es évektől terjedt el, s vált mára a legszélesebb körben forgalmazott étolajak egyikévé.