向日葵以全天跟蹤太陽的能力而聞名但它是如何「看到」太陽
並跟隨它的呢？
加州大學戴維斯分校的植物生物學家於10月31日發表在《公共科學圖書館·生物學》雜誌上的新研究表明，它們使用了一種與之前認為的不同的新穎機制。
「這完全是一個驚喜，」加州大學戴維斯分校植物生物學教授、該論文資深作者Stacey Harmer說。
當太陽穿過天空時，向日葵會轉過臉來跟隨太陽，然後在晚上重新定位，第二天早上面向東方。這是通過不同的生長模式發生的，莖的東側在白天生長得更多，莖的西側在晚上生長得更多。這一過程被稱為向日性，通常被認為是向光性的一種特殊形式。
向光性——向光源生長的能力，是植物最具特徵的生長反應之一。植物科學家曾假設，向日葵的向日性是基於相同的基本機制，即由一種名為趨光素的分子控制，並對光譜的藍色末端的光做出反應。然而，向日性的潛在機制尚不清楚。
為了更好地理解向日性，研究人員比較了在實驗室受控環境下生長的向日葵和在室外田間陽光下生長的向日葵的基因表達模式。
圖1向日葵莖的向光性和自動矯直響應
在室內，向日葵直接迎著光生長，激活了與促光素相關的基因。但是在戶外生長的向日葵，在陽光下搖擺著頭，表現出完全不同的基因表達模式。莖的一側與另一側的趨光性蛋白無明顯差異。
圖2太陽跟蹤向日葵莖的轉錄組分析
然而，一些在向光性過程中快速誘導的基因，以及與葉面遮蔭生長反應有關的基因，在向光性開始時在莖的西側快速誘導，這表明紅光光感受器可能在太陽跟蹤中起作用。
圖3向光性和向日性期間基因表達的不同模式為了測試不同的光感受器信號通路在向日性中的作用，研究人員調節了植物啟動太陽跟蹤的光環境。結果發現，用遮光盒遮擋藍光、紫外光、紅光或遠紅光都對向日性反應沒有影響，不會阻礙田間向日葵向日性的發生或維持。
圖4向日性的啟動顯示出獨特的轉錄特徵，且發生在不同的光照條件下
綜上所述，研究結果表明，趨光性的轉錄調控與趨光素介導的趨光性不同。向日性的發生和維持都對光質量的變化具有抵抗力，並表明多種光信號通路參與了太陽跟蹤的調控。
「我們似乎已經排除了促光素途徑的可能性，但還沒有找到明確的確鑿證據。」Harmer說，接下來的研究將著眼於植物中的蛋白質調控。數據圖及參考來源：
https://journals.plos.org/plosbiology/article?id=10.1371/journal.pbio.3002344
