อธิบายเกี่ยวกับแสงแดด

การเจริญเติบโตของพืชเข้าหาแสงมีความสำคัญอย่างยิ่งในช่วงเริ่มต้นของวงจรชีวิต เมล็ดพืชจำนวนมากงอกในดินและได้รับสารอาหารในที่มืดจากปริมาณสำรองแป้งและไขมันที่จำกัด เมื่อเอื้อมถึงพื้นผิว ต้นกล้าจะเติบโตขึ้นอย่างรวดเร็วเมื่อเทียบกับแรงโน้มถ่วง ซึ่งเป็นเบาะแสเบื้องต้นสำหรับการวางแนว ด้วยความช่วยเหลือของโปรตีนตรวจจับแสงที่มีความไวสูง พวกมันพบเส้นทางที่สั้นที่สุดที่จะไปถึงแสงอาทิตย์ และยังสามารถโค้งงอไปตามทิศทางของแหล่งกำเนิดแสงได้ "แม้แต่พืชที่โตเต็มที่ก็โน้มเข้าหาแสงที่สว่างที่สุด พวกมันทำได้โดยการยืดเซลล์ของลำต้นด้านที่ห่างจากแสงให้ยาวที่สุด การเจริญเติบโตที่เน้นแสงแบบนี้เรียกว่าโฟโตโทรปิซึม" ศ.คลอส ชเวคไฮเมอร์จากเก้าอี้อธิบาย สาขาชีววิทยาระบบพืชที่ Technische Universität München (TUM) ผู้ขนส่งย้ายฮอร์โมนพืชไปยังไซต์เป้าหมาย สารที่รับผิดชอบในการยืดตัวของเซลล์คือออกซิน ไฟโตฮอร์โมนนี้ก่อตัวขึ้นในเซลล์ที่ปลายยอด แล้วส่งผ่านจากเซลล์หนึ่งไปยังอีกเซลล์หนึ่ง ด้วยเหตุนี้ ฮอร์โมนจึงถูกส่งผ่านเซลล์ต่างๆ ของพืชก่อนที่จะถึงปลายทาง "การส่งออกและนำเข้าโปรตีนจะผลักออกซินออกจากเซลล์หนึ่งไปยังช่องว่างระหว่างเซลล์ จากนั้นจึงเข้าสู่เซลล์ถัดไปและต่อไปเรื่อยๆ จนกระทั่งออกซินไปถึงตำแหน่งเป้าหมายในที่สุด" ชเวชไฮเมอร์กล่าวสรุป โปรตีนที่สำคัญที่สุดในกระบวนการนี้คือโปรตีนส่งออกที่เรียกว่า "PIN" แสงแดด ซึ่งควบคุมทิศทางการไหลของออกซิน ขณะที่ทีมของ Schwechheimer สามารถสาธิตได้ PIN เหล่านี้ไม่ได้ทำงานด้วยตัวมันเอง: "พวกมันต้องการสัญญาณของโปรตีนไคเนส D6PK" Schwechheimer กล่าวต่อ "เอนไซม์ไคเนสจะปรับเปลี่ยน PIN ผ่านการถ่ายโอนกลุ่มฟอสเฟต ซึ่งจะทำให้พวกมันเป็นตัวขนส่งออกซิน" ออกซินมีหน้าที่อะไร? การเคลื่อนไหวของพืชได้รับการอธิบายอย่างครอบคลุมเป็นครั้งแรกโดยชาร์ลส์ ดาร์วินในปี พ.ศ. 2423 ในงานสร้างน้ำเชื้อของเขาเรื่อง "พลังแห่งการเคลื่อนไหวในพืช" ทฤษฎีที่ว่าฮอร์โมนพืชออกซินสามารถมีบทบาทในการทำให้พืชโน้มเข้าหาแหล่งกำเนิดแสงได้ ได้รับการเสนอครั้งแรกในปี พ.ศ. 2480 โดย Frits Went นักวิจัยชาวดัตช์ในแบบจำลอง Cholodny-Went แม้ว่าการสังเกตในภายหลังจำนวนมากจะสนับสนุนแบบจำลองนี้ แต่จนถึงขณะนี้ยังไม่มีข้อพิสูจน์ที่แน่ชัดว่าจริง ๆ แล้ว ออกซินเกี่ยวข้องกับกระบวนการนี้ Prof. Christian Fankhauser จาก UNIL (Université de Lausanne) ในสวิตเซอร์แลนด์อธิบายว่าทำไม: "จนถึงตอนนี้ พืชทุกชนิดที่มีข้อบกพร่องในการขนส่งออกซินเป็นที่ทราบกันดีว่ามีการสังเคราะห์แสงตามปกติ แล้วการขนส่งออกซินจะมีความสำคัญต่อกระบวนการนี้ได้อย่างไร" แบบจำลองการควบคุมออกซินได้รับการยืนยันแล้ว ทีม TUM ร่วมกับเพื่อนร่วมงานที่ UNIL ได้ค้นพบคำตอบสำหรับคำถามนี้ นักวิจัยชาวสวิสสามารถหยุดการทำงานของตัวขนส่ง PIN หลายตัวในโรงงานได้พร้อมกัน และในส่วนของพวกเขา นักวิทยาศาสตร์ของ TUM สามารถสาธิตการทำงานของโปรตีนไคเนส D6PK ได้ พบว่าเมื่อองค์ประกอบ PIN และไคเนสหลายส่วนขาดหายไป การเจริญเติบโตของพืชจะไม่ตอบสนองต่อสัญญาณแสงที่กระตุ้นโฟโตโทรปิซึม กลไกการขนส่งออกซินในพืชกลายพันธุ์เหล่านี้มีความบกพร่องอย่างมาก: พืชจะเติบโตสูงขึ้น ห่างจากแรงดึงดูดของโลก โดยไม่คำนึงถึงแหล่งกำเนิดแสง สิ่งนี้ช่วยให้นักวิทยาศาสตร์พิสูจน์ได้เป็นครั้งแรกว่าฮอร์โมนออกซินเป็นสารที่กระตุ้นโฟโตโทรปิซึมอย่างแน่นอน