点击右上角微信好友

朋友圈

请使用浏览器分享功能进行分享

正在阅读:基因如何控制向日葵总是向着太阳?
首页> 科普频道> 三农科普> 基因故事 > 正文

基因如何控制向日葵总是向着太阳?

来源:光明网2021-05-21 09:39

调查问题加载中,请稍候。
若长时间无响应,请刷新本页面

  出品:科普中国

  监制:中国作物学会 光明网科普事业部

  统筹:程维红 徐 琴

  策划:宋雅娟 赵清建

  作者:汪 魏 谭美莲(中国农业科学院油料作物研究所 副研究员)

     严兴初 (中国农业科学院油料作物研究所 研究员)

  向日葵为什么总是向着太阳生长?很多人从小就有这样的疑问。其实,这其中蕴含着丰富的生物学知识。说到底,这是由基因控制的。我们先来了解一下向日葵的“出身”。向日葵(学名Helianthus annuus L.;英文名:Sunflower)是桔梗目、菊科、向日葵属的一年生草本植物。向日葵起源于北美,是美洲原住民在史前种植的几种植物之一,是北美东部农业综合体的一部分。科学研究认为向日葵最早是在公元前2300年被如今美国田纳西州居住的印第安人驯化,但是也有研究发现公元前2600年在如今墨西哥的塔巴斯科的圣·安德列斯(San Andres)发现了印加人种植向日葵的痕迹。

  向日葵最初作为观赏花卉被西班牙探险家从美洲带至欧洲并广泛种植。当时欧洲著名画家的名著中均大量出现了向日葵,尤其是梵高、莫奈及高更等绘制了一系列举世闻名的向日葵画作。由于向日葵油在俄罗斯备受欢迎,因此俄罗斯在18世纪初成功将其进行商业化生产。至此向日葵正式分为观赏向日葵和食用(包括直接食用和油用)向日葵两个大类。向日葵油富含维生素E、亚油酸等物质而逐渐受到人们喜爱,如今已成为世界四大油料作物之一。

基因如何控制向日葵总是向着太阳?

向日葵画作(图片源自网络)

  向日葵传入我国具体时间已不可考。较为一致的观点认为在16世纪末17世纪初由西班牙人或荷兰人把向日葵种子传到南洋一带,随后又从越南传至中国云南,最后逐渐从西南向北方传播。我国最早记载向日葵的文献是明末学者赵崡所著《植品》,其中明确写道:“又有向日菊者,万历间西番僧携种入中国。干高七八尺至丈余,上作大花如盘,随日所向。花大开则盘重,不能复转。”目前,我国向日葵主要种植于内蒙、新疆、吉林、黑龙江、河北、甘肃和宁夏等省(自治区),随着近年美丽乡村建设,其种植区域逐渐向南发展。

  向日葵因其生长前期的幼株顶端及中期的幼嫩花盘会明显跟着太阳转动而得名,对其向阳而动的原因主要有两个理论假说,即植物生长素假说和热力影响假说。生长素假说认为向日葵存在一种避光并且促进细胞生长的生长素。这种生长素在向日葵颈部的背阳面积累,使其生长更快从而导致向日葵总是面向太阳。热力影响假说认为是阳光中的热度把向日葵花盘中的管状小花晒热,基部的纤维发生收缩,导致花盘转换方向来接受阳光。但这两种假说都不能很好的解释为什么太阳下山后,向日葵的花盘又慢慢往回摆,在大约凌晨3点时,又朝向东方等待太阳升起。

基因如何控制向日葵总是向着太阳?

各种各样的向日葵(油料作物研究所特色油料课题组供图)

  因此 “向日葵为什么总是向着太阳”这一问题从达尔文时代开始就让人类感到好奇。最新研究发现向日葵的向阳性由几个小小的基因控制,尤其是IAA19-like和SAUR50-like基因。在白天,与生长素(auxin)合成相关的SAUR50-like基因在向日葵茎秆东侧大量表达,随着该基因的持续表达向日葵的花盘也逐渐由东方慢慢转向西方;在夜间,另一个与吲哚乙酸(IAA)合成通路相关的基因IAA19-like在向日葵茎秆西侧大量表达促使向日葵的花盘缓慢地由西面转向东面迎接太阳的再次升起。但这两个基因特异性表达的原因目前还未知。

  向日葵是当代最具经济重要性的植物,广泛种植于美洲,欧洲及亚洲的七十多个国家。由于其花型美丽,色彩鲜艳而受到人们的喜爱并培育了大量形态各异,色彩丰富具有不同利用价值的向日葵品种。向日葵是向往光明之花,给人带来美好希望之花。中国农业科学院油料作物研究所特色油料组保存丰富的向日葵种质资源3200余份,其中食葵占71%,油葵和观赏葵等占29%,拥有黄色、浅黄色、乳白、杂色和红色等不同色彩的向日葵资源材料。特色油料组的科研工作者们希望通过对这些资源的深入利用与发掘,培育出更美丽,更有价值的向日葵品种。

[ 责编:张蕃 ]
阅读剩余全文(

相关阅读

您此时的心情

光明云投
新闻表情排行 /
  • 开心
     
    0
  • 难过
     
    0
  • 点赞
     
    0
  • 飘过
     
    0

视觉焦点

  • 2025年数字丝路发展论坛新闻发布会

  • 不再遗憾!因为“这条小鱼在乎”

独家策划

推荐阅读
钙钛矿太阳能电池因成本低、效率高、易加工等优势备受关注,可应用于光伏发电、车载光伏、光伏建筑等领域。
2025-07-03 09:59
目前,对于10厘米以上大型空间碎片,航天器通常采用主动规避的策略,通过轨道调整,避开可能的碰撞路径。
2025-07-03 09:58
6月26日,中国民航局官网发布公告,提到为切实保障航空运行安全,自2025年6月28日起,禁止旅客携带没有3C标识、3C标识不清晰、被召回型号或批次的充电宝乘坐境内航班。
2025-07-03 09:56
药膳制作师既要懂烹饪,是餐厅的大厨,又要懂中医药理论知识,特别是能够作为食药物质的中药材。
2025-07-03 09:55
运动有助于健康和抗衰老。但究竟是什么让运动有这种奇效呢?我国研究团队历时6年,首次系统解析了人体对急性单次运动与长期规律运动的分子-细胞动态响应谱,揭示肾脏是运动效应的关键应答器官——其内源代谢物甜菜碱作为衰老延缓的核心分子信使,通过靶向抑制天然免疫枢纽激酶TBK1,协同阻遏炎症并缓解多器官衰老进程。
2025-07-03 05:20
近日,四川乐山一小伙感觉身体不适独自乘出租车前往医院就诊,途中开启“超强自救”模式:联系妈妈告知情况、打110报警求助、打120告知医院准备急救。如果长期处于焦虑引起的躯体化障碍状态,患者会反复出现头痛、心慌、呼吸急促、胃肠紊乱、肢体疼痛、睡眠问题等。
2025-07-02 10:06
使用人工智能大模型时,不少人或许都遇到过类似问题:它们有时会捏造细节,甚至“一本正经地胡说八道”。当“喂给”大模型的训练数据包含虚假信息时,它就会产生“幻觉”、给出错误答案。
2025-07-02 10:05
中国国际航空公司所属的国产C909客机平稳降落在蒙古国乌兰巴托成吉思汗国际机场,标志着国航首条C909国际航线正式开通。早8时许,这架C909客机从呼和浩特起飞,经过1个多小时飞行抵达乌兰巴托。
2025-07-02 10:03
农业是国民经济的基础,农业领域形成新质生产力是国民经济形成和发展新质生产力的基础和“底盘”。 农业新质生产力是通过提升劳动者素质、优化劳动资料和创新利用劳动对象,实现全要素生产率的显著提高。
2025-07-02 10:01
团队基于卫星遥感数据构建了1988年至2021年青藏高原30米分辨率人工草地数据集,明确了青藏高原主要的人工草地类型及其时空分布特征,并揭示了青藏高原人工草地的迅速扩张及其驱动机制。
2025-07-02 09:59
屠光绍认为,金融机构在应用人工智能时必须在服务投资人与消费者之间寻求平衡,避免AI鸿沟,坚守金融服务大众的初心。鲍建敏倡导构建产学研深度融合、开放共赢的人工智能金融生态体系,搭建跨机构、跨领域的协同创新平台。
2025-07-01 10:13
6月30日,2025温布尔登网球锦标赛在英国伦敦拉开大幕,引发球迷关注。在草地球场,球的速度更快且弹跳不规则,比赛回合较短,发球就成为球员们的重要“武器”。红土球场并不是天然土壤,而是分层分布着碎砖粉、白色碎石灰石、碎石等。
2025-07-01 10:09
7月1日起,医保定点医药机构在销售药品时,必须按要求扫药品追溯码后方可进行医保基金结算;2026年1月1日起,所有医药机构都要实现药品追溯码全量采集上传。步,进入国家医保局微信公众号主页,点击服务、药品追溯信息查询,进入查询页面;或进入国家医保局微信公众号消息对话页,点击医保服务、药品追溯信息查询,进入查询页面。
2025-07-01 10:09
记者从国家航天局获悉,7月1日,该局发布行星探测工程天问二号探测器在轨获取的地月影像图。(国家航天局供图)  月球全色图,由天问二号探测器的窄视场导航敏感器于2025年5月30日15时拍摄,经辐射校正处理后制作而成。
2025-07-01 10:08
龙芯中科近日正式发布基于国产自主指令集龙架构研发的服务器处理器龙芯3C6000系列芯片、工控领域及移动终端处理器龙芯2K3000/3B6000M芯片以及相关整机和解决方案。
2025-07-01 10:06
四大家鱼,即青鱼、草鱼、鲢鱼、鳙鱼,是我国重要的经济鱼类,占淡水鱼类养殖总量的“半壁江山”,尤以长江流域所产鱼品质最优。但人工养殖久了,鱼类品质逐渐下降,需要捕捞野生鱼种来更换,确保鱼类种质“基因库”稳定。
2025-06-30 04:50
FAST如今每天观测时长接近24小时,每年总观测时长超过5300小时,持续不断地为科学家提供宝贵的数据。
2025-06-30 09:52
华南农业大学积极探索应用大数据、人工智能等技术加速育种创新,“华航香银针”就是创新成果之一。
2025-06-30 09:51
在近日落下帷幕的第十五届全国周培源大学生力学竞赛中,一位特殊的“考生”吸引了人们目光。
2025-06-30 09:51
6月29日,在海南文昌卫星超级工厂项目建设现场,各方正全力以赴加快工厂投产进程。
2025-06-30 09:51
加载更多