Группа ученых под руководством Калифорнийского университета в Дэвисе обнаружила, что внутренние циркадные часы контролируют эти характерные концентрические кольца цветения подсолнечника, чтобы максимально увеличить количество посещений опылителей.

Отдельное соцветие подсолнечника распускается в течение нескольких дней. Если в первый день раскрывается мужская часть цветка, на которой находится пыльца, то на второй день раскрывается женское рыльце для приема пыльцы. Эти соцветия раскрываются концентрическими кольцами, начиная с края и продвигаясь внутрь в последующие дни, причем кольцо женских цветков всегда располагается вне мужских цветков, несущих пыльцу. 

Опылители, такие как пчелы, обычно садятся на лучевые лепестки вокруг головки подсолнечника и идут к центру, собирая пыльцу, проходя над женскими соцветиями, а затем перенося ее на другую головку цветка.

Внутренние циркадные часы растений и животных работают с периодичностью около 24 часов, что позволяет активировать различные гены в разное время суток. Хотя естественные циклы день/ночь поддерживают синхронизацию этих часов с реальным временем суток, изменения в продолжительности дневного света или темноты могут сбросить часы.

Чтобы понять, какую роль играют внутренние циркадные часы в превращении спирального узора соцветий в концентрические кольца цветения, ученые сняли таймлапс-видео подсолнечника, выращенного в различных световых/темных или температурных условиях. 

Видеозаписи показали, что циркадные часы растений контролируют раскрытие соцветий и что, когда часы были нарушены путем воздействия непрерывного света на растущие растения, соцветия раскрывались не концентрическими кольцами, а только в зависимости от возраста, начиная с края и двигаясь к центру в непрерывном градиенте. Когда растения, созревшие с нарушенными часами, вынесли на улицу, они привлекли значительно меньше опылителей, чем обычные подсолнухи.

Поскольку климат продолжает меняться, становится все более важным сделать опыление как можно более эффективным для культур, которые в нем нуждаются. Лучшее понимание того, как циркадные часы и давление окружающей среды влияют на цветение, может помочь селекционерам вывести сорта, которые цветут в оптимальное время суток, чтобы привлечь больше опылителей.

Исследование опубликовано в журнале eLife.