Подсолнухи адаптировались к изменению климата

Подсолнечник однолетний (народное название подсолнух) — это солнечный цветок, так переводится это слово. В середине XVII века в Англии молодые корзинки подсолнечника было модно варить и печь на углях, а потом есть с маслом и уксусом, как артишоки. Но, история не закончилась в XVII веке, и сегодня многие кухни в Америке активно работают с подсолнухами, открывая их потенциал и готовя самые разнообразные блюда. В Украине же подсолнух в гастрономическом плане зачастую ассоциируется только с семечками и подсолнечным маслом.

Также подсолнухи - это растение с красивым соцветием, которое вдохновляло художников. Речь об известной картине Ван Года "Подсолнухи" и не менее известном полотне Подсолнухи Моне. 

Однако, подсолнухи — это больше, чем просто красивый цветок, но и объект изучения биологов. Согласно новому исследованию UBC ученые выяснили что, ультрафиолетовые цвета их цветов не только привлекают опылителей, но и помогают растению регулировать потерю воды.

Плотное скопление желтых лепестков подсолнуха (технически «соцветие» или собрание множества цветов) — знакомое зрелище, но оно кое-что скрывает от человеческого глаза: ультрафиолетовый (УФ) узор «яблочко», невидимый для человека, но не для большинство насекомых, включая пчел, которые их опыляют.

Давно известно, что эти узоры в виде яблочка улучшают привлекательность цветов для опылителей за счет увеличения их видимости. Теперь исследователями UBC было обнаружено, что те же самые молекулы, которые создают УФ-спектры в подсолнечнике, также принимают участие в том, чтобы помочь растению реагировать на стрессы, такие как засуха или экстремальные температуры. Это открытие, которое потенциально дает ключ к пониманию того, как растения могут адаптироваться к изменениям климата и различным климатическим условиям в странах.

«Неожиданно мы заметили, что подсолнухи, растущие в более сухом климате, имеют цветы с более крупными УФ-лучами, и обнаружили, что эти цветы способны более эффективно удерживать воду. Это говорит о том, что эти более крупные УФ-яблочки помогают растениям адаптироваться к более засушливым условиям», — говорит ведущий автор исследования, доктор Марко Тодеско, научный сотрудник исследовательского центра биоразнообразия Университета Британской Колумбии и отдела ботаники.

Доктор Тодеско и его коллеги вырастили в университете почти 2000 диких подсолнухов двух видов в 2016 и 2019 годах. В обоих случаях они наблюдали яблочки самого разного размера: у одних яблочко представляло собой тонкое кольцо, а у других оно покрывало весь цветок. Растения с яблочками большего размера, пчелы посещали чаще. Это подтверждает предыдущие исследования других видов растений.

Исследователи обнаружили, один ген HaMYB111, который отвечает за большую часть разнообразия цветочных УФ-паттернов. Этот ген контролирует выработку соединений флавонолов, поглощающих УФ-излучение, которые, как известно, помогают растениям выживать в условиях различных экологических стрессов, таких как засуха или экстремальные температуры. Более крупные цветочные УФ-структуры, содержащие больше этих соединений, могут помочь уменьшить количество испарений подсолнечника в климатических условиях с более низкой влажностью, тем самым предотвращая чрезмерную потерю воды. А во влажной и жаркой среде более мелкие УФ-структуры будут способствовать этому испарению, сохраняя растение прохладным и избегая перегрева.

«Поэтому цветочные УФ-паттерны играют, по крайней мере, двойную роль в адаптации; помимо их хорошо известного эффекта по усилению опыления, они также регулируют потерю воды цветами», — говорит старший автор доктор Лорен Ризеберг, профессор в отделе ботаники и исследовательском центре биоразнообразия. «Это не то, что вы обязательно ожидаете от цвета цветка, и это иллюстрирует сложность и эффективность адаптации — решение двух проблем с помощью одной черты».

Подсолнухи выращивают для различных целей. В первую очередь мы говорим о семечках, которые являются для нас пищей, из них делают масло, халву, козинаки и т. д. Стоимость мирового производства подсолнечного масла в 2020 году составила примерно 20 миллиардов долларов США.

Семечки также являются лечебным продуктом, в них есть важный антиоксидант — селен. Селен — это микроэлемент долголетия. А также в семечках есть белки, углеводы, жиры и витамины. Витамин Е, который входит в состав семечек, защищает нас от ультрафиолетовых лучей и его можно назвать эликсиром молодости.

В «корзинках» подсолнуха содержится много пектина, а пектин — это природный сорбент, в листьях подсолнуха каротин и другие полезные вещества и смолы.

Это исследование призвано расширить наши знания о том, как привлекать опылителей и потенциально повысить урожайность, говорит доктор Тодеско. «Эта работа также помогает нам понять, как подсолнухи и, возможно, другие растения лучше адаптируются к различным районам или температурам, что может быть важно в условиях потепления климата».

Исследователи также хотят лучше понять, как HaMYB111 регулирует размер УФ-лучей, и более подробно изучить, как эти закономерности влияют на физиологию растений, а также выяснить, как именно соединения флавонолов влияют на потерю воды.

Результаты исследования непосредственно связаны с будущим улучшением урожайности в условиях изменяющегося климата и глобального потепления. Это исследование соответствует сразу нескольким целям ООН по устойчивому развитию - ликвидация голода, обеспечение продовольственной безопасности и улучшение питания и содействие устойчивому развитию сельского хозяйства, а также принятие срочных мер по борьбе с изменением климата и его последствиями.

То, что климат меняется и нам надо реагировать на это, не подлежит сомнению, и ученые биологи могут нам в этом помочь.