就植物活动而言，向日葵幼苗每天跟随太阳在天空中的移动而转动其亮黄色的头颅的方式可能非常引人注目。现在，科学家们惊奇地发现，向日葵是通过一种新的遗传机制来完成这一动作的，这与之前对向日葵独特的向日葵转头功能的研究相悖。

植物生物学家斯泰西-哈默（Stacey Harmer）发现，向日葵通过一种以前未知的机制对太阳做出反应 图/加州大学戴维斯分校生物科学学院 Sasha Bakhter

加州大学戴维斯分校植物生物学教授、论文资深作者斯泰西-哈默（Stacey Harmer）说："这完全出乎我们的意料。"

植物具有向光性，字面意思是'光转向'。这一复杂的分子、生化和细胞过程有助于植物向着蓝光谱光刺激生长，从而最大限度地进行重要的光合作用。

然而，常见的向日葵（Helianthus annuus）却表现出一种不同的过程--heliotropism，意为"太阳转向"，长期以来一直被认为是一种特殊的向光性。在雏菊、牵牛花和罂粟等花卉中都能看到这种现象。

然而，加州大学戴维斯分校的生物学家发现，向日葵实际上有一套完全不同的基因在发挥其特殊的向日葵特性，其转录调控展示了一种完全不同的机制，使植物能够移动。以前人们认为，这种行为与趋光素驱动的趋光机制非常相似。

哈默说："我们似乎已经排除了趋光素途径的可能性，但我们并没有找到明确的证据。"

在这项研究中，哈默、研究生克里斯托弗-布鲁克斯（Christopher Brooks）和博士后研究员哈加托普-阿塔米安（Hagatop Atamian）研究了向日葵在实验室室内生长时，哪些基因会开启，哪些基因会在室外太阳光下自然转录。

他们发现，在室内，植物直接向着光生长，激活了与向光性蛋白相关的基因，即促进向光性的蓝光受体蛋白激酶。但在室外生长时，向日葵表现出完全不同的基因表达模式，茎干两侧的向光性蛋白没有差异（在植物中，这种差异通常会促使茎干向光刺激方向移动）。

研究人员在论文中指出："自然光下的向日葵植物和单色蓝光下的向光葵植物基因表达的差异使我们认为，向日葵的向日运动是由多个光感受器促成的。"

向日葵植物利用不同的分子途径进行向光弯曲和向日葵运动 Harmer, S/(CC-BY 4.0)

研究小组还用遮光箱分别阻挡了蓝光、紫外光、红光和远红光，结果发现这并不妨碍自然向日葵的向光性，这表明向日葵的向光性过程是一个涉及多种波长光的复杂途径。

有趣的是，当向日葵从室内移到室外时，它们在第一天就立即开始追踪太阳。研究人员认为，向日葵正在进行一些"重新布线"，以迅速适应新的光源和所需的不同分子途径。

这也为研究提供了启示，表明基于实验室的研究可能只能提供全貌的一个缩影。哈默说："在生长室等受控环境中确定的东西在现实世界中可能行不通。"

虽然研究小组还没有确定向日葵的特殊向日葵力所涉及的基因，但他们将努力研究植物中的蛋白质调控。

这项研究发表在《PLOS 生物学》杂志上。要了解向日葵如何追随太阳，请观看下面的延时视频。