Sonnenblumenköpfe bestehen aus Hunderten winziger Blütchen.
Aufgrund der Art und Weise, wie Sonnenblumen wachsen, befinden sich die jüngsten Blüten in der Mitte der Blüte und die reifsten an den Rändern, wodurch ein spiralförmiges Muster von der Mitte zum Rand entsteht.
Nun hat ein Team von Wissenschaftlern unter der Leitung der University of California, herausgefunden, dass eine interne zirkadiane Uhr diese charakteristischen konzentrischen Ringe der Sonnenblumenblüte steuert, um den Besuch von Bestäubern zu maximieren.
Eine einzelne Sonnenblumenblüte blüht über mehrere Tage hinweg. Während sich am ersten Tag der männliche Teil der Blüte öffnet, der den Pollen trägt, entfaltet sich am zweiten Tag die weibliche Narbe, um den Pollen aufzunehmen. Diese Blüten öffnen sich koordiniert in konzentrischen Ringen, die sich an aufeinanderfolgenden Tagen vom Rand aus nach innen bewegen, wobei sich ein Ring weiblicher Blüten immer ausserhalb der pollenführenden männlichen Blüten befindet.
Bestäuber, wie z. B. Bienen, landen in der Regel auf den strahlenförmigen Blütenblättern rund um einen Sonnenblumenkopf und wandern zur Mitte hin, wobei sie Pollen aufnehmen, während sie über die weiblichen Blüten laufen, und ihn dann zu einem anderen Blütenkopf tragen.
Die innere zirkadiane Uhr von Pflanzen und Tieren läuft in Zyklen von etwa 24 Stunden, so dass verschiedene Gene zu verschiedenen Tageszeiten aktiviert werden können. Während die natürlichen Tag-Nacht-Zyklen diese Uhr mit der tatsächlichen Tageszeit synchronisieren, können Veränderungen in der Länge des Tageslichts oder der Dunkelheit die Uhr zurücksetzen.
Um zu verstehen, welche Rolle die interne zirkadiane Uhr dabei spielt, das spiralförmige Muster der Blüten in konzentrische Ringe der Blüte zu verwandeln, nahmen die Wissenschaftler Zeitraffervideos von Sonnenblumen auf, die unter verschiedenen Licht-/Dunkel- oder Temperaturbedingungen gewachsen waren.
Die Videos zeigten, dass die zirkadiane Uhr der Pflanzen das Öffnen der Blüten steuert, und dass sich die Blüten nicht in konzentrischen Ringen öffneten, wenn die Uhr gestört wurde, indem die wachsenden Pflanzen kontinuierlichem Licht ausgesetzt wurden, sondern nur je nach Alter, beginnend am Rand und mit einem kontinuierlichen Gradienten zur Mitte hin. Wenn die Pflanzen, die mit einer gestörten Uhr herangereift waren, ins Freie gebracht wurden, zogen sie deutlich weniger Bestäuber an als normale Sonnenblumen.
“Wir denken, dass die Fähigkeit, sich auf diese Weise zu koordinieren, sie zu einem besseren Ziel für Bienen macht”, sagte die Hauptautorin der Studie, Stacey Harmer, Professorin für Pflanzenbiologie an der UC Davis. “Es ist eine Strategie, um so viele Insekten wie möglich anzulocken.”
Mit dem fortschreitenden Klimawandel wird es immer wichtiger, die Bestäubung von Nutzpflanzen, die darauf angewiesen sind, so effizient wie möglich zu gestalten. Wenn man besser versteht, wie die zirkadiane Uhr und die Umwelteinflüsse die Blüte beeinflussen, kann man Züchtern helfen, Sorten zu entwickeln, die zu den optimalen Tageszeiten blühen, um mehr Bestäuber anzulocken.
Die Studie wurde in der Zeitschrift eLife veröffentlicht.
