Zonnebloemen zijn niet alleen mooi, ze kunnen ook nog een knap trucje: ze draaien zichzelf naar de zon én volgen de zon langs de hemel. Lange tijd was er een logische verklaring voor dit fenomeen. Alleen die blijkt niet te kloppen. Amerikaanse biologen onthullen nu dat het heel anders zit dan gedacht. “Dit was een complete verrassing voor ons”, vertelt biologieprofessor Stacey Harmer van UC Davis.
De meeste planten groeien richting de zon. Dat wordt fototropie genoemd. Plantenwetenschappers gingen er altijd van uit dat bij zonnebloemen hetzelfde mechanisme een rol speelde, waarbij een molecuul genaamd fototropine reageert op licht aan het blauwe eind van het spectrum.
Van oost naar west
Zonnebloemen bewegen hun bloemen door overdag iets harder te groeien aan de oostkant van de stengel vlak onder de bloemknop, waardoor de bloem naar het westen draait. ’s Nachts gebeurt dat andersom: de westkant groeit iets harder, waardoor hun bloem zich weer naar het oosten wendt. Met behulp van hun biologische klok reageren de zonnebloemen op de zonsopkomst en open ze hun bloemblaadjes, zodat bestuivende insecten in de vroege ochtend al terechtkunnen op de bloemen.
In de nieuwe studie gingen de onderzoekers een stapje verder en keken ze naar welke genen werden ingeschakeld bij zonnebloemen die binnenshuis in een laboratorium groeiden en zonnebloemen die buiten in het zonlicht stonden. In het lab groeiden de zonnebloemen recht naar het licht. Daarbij werden zoals verwacht genen geactiveerd die verband houden met de fotoreceptor fototropine. Maar bij de zonnebloemen die buiten in de zon groeiden, gebeurde iets heel anders. Er was helemaal geen zichtbaar verschil in de activering van fototropine tussen de ene kant van de stengel en de andere. Fototropie verklaart dus niet hoe het kan dat zonnebloemen in staat zijn om de zon te volgen.
Nog geen verklaring
Maar de onderzoekers weten nog niet hoe dat dan wel kan. “We lijken het fototropine-mechanisme te kunnen uitsluiten, maar we hebben nog geen duidelijke andere verklaring”, aldus Harmer. Wat ze vervolgens probeerden – het blokkeren van blauw, ultraviolet of rood licht – had geen effect op de reactie van de zonnebloemen. Dit toont aan dat er waarschijnlijk meerdere manieren zijn, waarop de bloemen reageren op verschillende golflengtes van licht, om hetzelfde doel te bereiken. Vervolgonderzoek gaat kijken naar de eiwitregulatie in de planten.
Een snelle leerling
Zonnebloemen zijn vlugge leerlingen. Als de planten die in het lab groeiden buiten werden gezet, begonnen ze op de eerste dag al de zon te volgen. Dat gedrag werd vergezeld door een uitbarsting van genexpressie aan de schaduwzijde van de plant die in de dagen die volgden, niet weer plaatsvond. Dat wijst erop dat er een soort inhaalslag plaatsvond, aldus Harmer.
Zo toont de studie aan dat er tot nu toe onbekende mechanismen zijn voor lichtgevoeligheid en groei bij planten, maar de ontdekking heeft volgens Harmer nog een bredere relevantie. “Dingen die je definieert in een gecontroleerde omgeving, zoals in een lab, werken niet altijd in de echte wereld.”
Zonnebloemen zijn de bekendste voorbeelden van heliotrope bloemen. Dit zijn planten waarbij de bloemen of bladeren gedurende de dag met de zon mee van oost naar west draaien. Lang werd gedacht dat de bloem via de fotoreceptor fototropine reageerde op blauw licht, maar dat blijkt nu dus anders te liggen. ’s Nachts keert de bloem terug in de oorspronkelijke stand, zodat de bloem de volgende ochtend weer naar de zon is gericht. Een buigzaam deel van de stengel vlak onder de bloemknop of aan het begin van de bladsteel is verantwoordelijk voor de buiging van de plant. Daarin zitten zogenoemde motorcellen, die de druk van de celinhoud op de celwand bepalen, de zogenoemde turgordruk. ’s Nachts krijgen de motorcellen weer hun oorspronkelijke formaat. Behalve zonnebloemen maken ook madeliefjes gebruik van heliotropisme.
