Соняшники адаптувалися до зміни клімату

Соняшник однорічний (народна назва соняшник) - це сонячна квітка, так перекладається це слово. У середині XVII століття в Англії молоді кошики соняшника було модно варити і пекти на вугіллі, а потім їсти з маслом та оцтом, як артишоки. Але історія не закінчилася в XVII столітті, і сьогодні в Америці активно працюють зі соняшниками, відкриваючи їхній потенціал і готуючи найрізноманітніші страви. В Україні ж соняшник найчастіше в гастрономічному плані асоціюється лише з насінням та олією.

Також соняшники - це рослина з гарним суцвіттям, яке надихало художників. Мова про відому картину Ван Года "Соняшники" і не менш відоме полотно Соняшники Моне.

Проте, соняшники – це більше, ніж просто гарна квітка, а й об'єкт вивчення біологів. Згідно з новим дослідженням UBC вчені з'ясували, що ультрафіолетові кольори їх квітів не тільки привертають запилювачів, але й допомагають рослині регулювати втрату води.

Щільне скупчення жовтих пелюсток соняшника (технічно «суцвіття» або зібрання безлічі квітів) — знайоме видовище, але воно дещо приховує від людського ока: ультрафіолетовий (УФ) візерунок «яблучко», невидимий для людини, але не для більшості комах, включаючи тих, які їх запилюють.

Давно відомо, що ці візерунки у вигляді яблучка покращують привабливість кольорів для запилювачів за рахунок збільшення їхньої видимості. Тепер дослідниками UBC було виявлено, що ті самі молекули, які створюють УФ-спектри в соняшнику, також беруть участь у тому, щоб допомогти рослині реагувати на стреси, такі як посуха або екстремальні температури. Це відкриття, яке потенційно дає ключ до розуміння того, як рослини можуть адаптуватися до змін клімату та різних кліматичних умов у країнах.

«Несподівано ми помітили, що соняшники, що ростуть у сухому кліматі, мають квіти з більшими УФ-променями, і виявили, що ці квіти здатні більш ефективно утримувати воду. Це говорить про те, що ці великі УФ-яблучка допомагають рослинам адаптуватися до цих більш посушливих умов», — каже провідний автор дослідження, доктор Марко Тодеско, науковий співробітник дослідницького центру біорізноманіття Університету Британської Колумбії та відділу ботаніки.

Доктор Тодеско та його колеги виростили в університеті майже 2000 диких соняшників двох видів у 2016 та 2019 роках. В обох випадках вони спостерігали яблучка різного розміру: в одних яблучко являло собою тонке кільце, а в інших воно покривало всю квітку. Рослини з яблучками більшого розміру, бджоли відвідували частіше. Це підтверджує попередні дослідження інших видів рослин.

Дослідники виявили, що один ген HaMYB111, який відповідає за більшу частину різноманітності квіткових УФ-патернів. Цей ген контролює вироблення сполук флавонолів, що поглинають УФ-випромінювання, які, як відомо, допомагають рослинам виживати в умовах різних екологічних стресів, таких як посуха або екстремальні температури. Більші квіткові УФ-структури, що містять більше цих сполук, можуть допомогти зменшити кількість випарів соняшнику в кліматичних умовах з нижчою вологістю, тим самим запобігаючи надмірній втраті води. А у вологому та гарячому середовищі дрібніші УФ-структури сприятимуть цьому випаровуванню, зберігаючи рослину прохолодною та уникаючи перегріву.

«Тому квіткові УФ-патерни грають принаймні подвійну роль в адаптації; крім їх добре відомого ефекту посилення запилення, вони також регулюють втрату води квітами», — каже старший автор доктор Лорен Різеберг, професор у відділі ботаніки та дослідному центрі біорізноманіття. "Це не те, що ви обов'язково очікуєте від кольору квітки, і це ілюструє складність та ефективність адаптації - вирішення двох проблем за допомогою однієї риси".

Соняшники вирощують для різних цілей. У першу чергу ми говоримо про насіння, яке є для нас їжею, з нього роблять масло, халву, козинаки і т. д. Вартість світового виробництва соняшникової олії в 2020 році склало приблизно 20 мільярдів доларів США.

Насіння також є лікувальним продуктом, у них є важливий антиоксидант - селен. Селен – це мікроелемент довголіття. А також у насінні є білки, вуглеводи, жири та вітаміни. Вітамін Е, який входить до складу насіння, захищає нас від ультрафіолетового проміння і його можна назвати еліксиром молодості.

У «кошиках» соняшника міститься багато пектину, а пектин — це природний сорбент, у листі соняшника каротин та інші корисні речовини та смоли.

Це дослідження покликане розширити наші знання про те, як залучати запилювачів та потенційно підвищити врожайність, каже доктор Тодеско. "Ця робота також допомагає нам зрозуміти, як соняшники і, можливо, інші рослини краще адаптуються до різних районів або температур, що може бути важливим в умовах потепління клімату".

Дослідники також хочуть краще зрозуміти, як HaMYB111 регулює розмір УФ-променів, і детальніше вивчити, як ці закономірності впливають на фізіологію рослин, а також з'ясувати, як саме з'єднання флавонолів впливають на втрату води.

Результати дослідження безпосередньо пов'язані з майбутнім поліпшенням врожайності в умовах клімату, що змінюється, і глобального потепління. 

Це дослідження відповідає одразу декільком цілям ООН зі сталого розвитку – ліквідація голоду, забезпечення продовольчої безпеки та покращення харчування та сприяння сталому розвитку сільського господарства, а також вживання термінових заходів щодо боротьби зі зміною клімату та його наслідками.

Те, що клімат змінюється і треба реагувати на це, не підлягає сумніву, і вчені біологи можуть нам у цьому допомогти.