ادراک گیاه از زمان – قسمت اول

موجودات در روی کره زمین به طور طبیعی در معرض چرخه­ های شبانه روزی قرار دارند و به تبع این چرخه ­ها، واکنش­ های متابولیسمی نیز در آنها آهنگ یا ریتم شبانه روزی دارد. این فرآیندهای متابولیسمی در مرحله­ای از چرخه دارای فعالیت بالا و در مرحله دیگر فعالیت پایین دارند. آهنگ­ های شبانه روزی در همه موجودات از پستانداران تا مگس سرکه و گیاهان یافت می­ شود و دارای دوره ۲۸ – ۲۱ ساعته بوده ولی به دلیل حاکمیت شرایط کره زمین، معمولا بر روی ۲۴ ساعت تنظیم یا کوک شده­ اند. جنبش­ های برگ، گشودگی روزنه ­ها، فعالیت آنزیم­ های فتوسنتزی و حتی رشد تابع آهنگ ­های شبانه روزی یا سیرکادین می­ باشند. در صورتی که شدت و یا سرعت این فرآیندها که تابع آهنگ­ های شبانه روزی است ترسیم شود، منحنی ­های موج مانندی به دست می­ آیند که دارای دوره تناوب و دامنه معینی است (شکل ۱).

 

شکل ۱: تناوب شبانه روزی در جنبش ­های شبانه روزی برگ­ های شب خسب. برگ­ ها در روز بالا می­روند و در شب پایین می ­آیند. به موازات بالا و پایین آمدن برگ­ها، برگ چه ­ها باز و بسته می­شوند.

درونی بودن ماهیت شبانه روزی این فکر را ایجاد می­کند که کنترل آن بوسیله یک پیشگام درونی به نام نوسانگر انجام می­گیرد. عملکرد ساعت درونی را می­توان به صورت یک طرح که دارای سه جزء می­باشد، بیان نمود.

ورودی ساعت:

توسط رنگیزه­ های جذب کننده نور از گروه فیتوکروم و کریپتوکروم­ها عملی می­شود. به این ترتیب علامت نوری به گیاه منتقل می­شود تا ساعت درونی را کوک نماید.

نوسانگر مرکزی:

ساعت درونی گیاه یک نوسانگر است که در آن ژن­های ساعت به صورت یک چرخه و در توالی منظمی بیان می­شوند. به دلیل اینکه کنترل بازخوردی دقیقی بین این ژن­ها وجود دارد و محصولات این ژن­ ها یکدیگر را تنظیم می­کنند، بیان این ژن­ ها به صورت یک چرخه، کارکرد یک نوسانگر مرکزی را پیدا می­کند.

خروجی ساعت:

خروجی ساعت درونی گیاه، فرآیندهای متابولیسمی است که به صورت موج مانند در طی شبانه روز اتفاق می­افتد. بیان آهنگ دار پروتئین کمپلکس جمع کننده نور B (LHCB) یکی از این خروجی ­هاست.