Наши партнеры

Значительной частью наших знаний о биологических часах мы обязаны острой проницательности и тщательно выполненным опытам немецкого физиолога Эрвина Бюннинга. Наблюдая над 10 сортами сои, он заметил четкую корреляцию между их фотопериодической реакцией и сонными движениями листьев. Поэтому он предположил, что оба процесса регулируются одними и теми же внутренними часами. Из множества изученных им сортов формы с наиболее выраженными листовыми движениями были облигатными короткодневными растениями в отношении цветения, а остальные — большей частью нейтральными. По-видимому, те же определяемые фито-хромами ритмические реакции, которые управляют движениями листьев, регулируют и фотопериодические процессы. От последних зависит, какая доля ресурсов растения будет направляться на вегетативный рост, размножение, создание резервов и про цессы, ведущие к покою. Так как листовые движения менее сложны, чем фотопериодические явления, именно их изучали, чтобы подойти к анализу взаимодействий фитохрома с часами. При никтинастии движения листьев обусловлены изменениями в объеме моторных клеток листовой подушечки — органа, находящегося у основания листовой пластинки. Когда листья раскрыты, моторные клетки, расположенные на одной стороне листовой подушечки, находятся в набухшем состоянии, а на противоположной стороне — в сжатом. Когда листья сложены, наблюдается обратная картина. Изменения в объеме моторных клеток в свою очередь регулируются массовым перемещением ионов К+ и Сl- в вакуоли и из вакуолей. Повышение концентрации К+ и Сl- снижает водный потенциал клетки, что ведет к усиленному поглощению воды и набуханию, а снижение концентрации этих ионов — к противоположному эффекту. Перераспределение К+ и Сl-, по-видимому, регулируется изменениями в мембранах моторных клеток.

У никтинастичного растения Samanea, листья которого в период длительной темноты совершают колебания с околосуточной периодичностью, фазу колебания можно изменить путем изменения уровня Фдк. Количество фитохрома в форме Фдк, вначале определяемое спектральным составом света, предшествовавшего темноте, постепенно снижается по мере превращения его в Фк. Если период темноты прервать кратковременным воздействием красного света, превращающим Фк обратно в Фдк, поведение облученных и необлученных (контроль) листьев будет существенно различаться. Например, если листья облучить красным светом в тот момент, когда они раскрылись примерно на половину максимального угла, они начнут преждевременно складываться, в то время как контрольные еще продолжают раскрываться. Однако, если воздействие красным светом происходит на 12 ч позже, когда листья складываются, его эффект будет сравнительно небольшим. Таким образом, превращение Фк в Фдк в определенные фазы цикла «переводит» часы, тогда как в другое время оно остается безрезультатным. Эти взаимодействия можно объяснить, предположив, что и фитохром, и часы изменяют свойства одних и тех же мембран. Согласно этой теории, медленные циркадианные изменения в проницаемости и транспортных свойствах клеточных мембран происходят на протяжении каждого суточного цикла и являются частью самих часов, тогда как превращения ФкФдк приводят к более быстрым изменениям в структуре и функции мембран. Таким образом, мы можем видеть, как превращения фитохрома могли бы «переводить» часы, изменяя состояние клеточных мембран. Эта гипотеза объяснила бы также временные отношения, влияющие на способность вспышек красного света изменять ход часов, так как эффект превращения фитохрома зависел бы тогда от состояния мембраны в момент воздействия света. Это объяснение кажется разумным и логичным, но нам нужно знать гораздо больше о фитохроме и о часах, чтобы оценить, насколько оно верно.

Жизнь растения