Bilim insanları, kuraklığa dayanıklı bitkiler konusunda bir yaprağın iç yapısı ile ilgili bildiklerimizi geliştirmede büyük bir adım attılar.
Nature Communications‘da yayınlanan yeni bulgular, buğday yaprağı evrimi hakkında da fikir veriyor (1). Bitki ıslah uygulamaları yoluyla insanlar istemeden buğday bitkilerinin “nefes almaları” şeklini etkilediler.
Fotosentezin verimliliği, bir bitkinin CO2’yi hücrelerine taşıma yeteneğine bağlıdır. Bilim insanları uzun zamandır yaprak yüzeyinin, hücrelere karbon dioksit (CO2) taşıyan ve daha spesifik olarak mezofil hücreleri olarak adlandırılan, akciğerlere benzer şekilde karmaşık bir gözenek ağı içerdiğini biliyorlardı.
Gözenekler (stoma) mezofil hücrelerine, gaz alış-veriş işlemine uyum sağlayan bir hava kanalı ağı vasıtasıyla bağlanır. Akciğerlerin bronşiyollerine benzer şekilde, kanallar atmosfer ve bitki hücreleri arasında gaz alışverişine izin verir. Ancak şimdiye kadar, bilim insanları bu kanalların nasıl oluştuğundan emin değildi.
Sheffield Üniversitesi Sürdürülebilir Gıda Enstitüsü’nden Prof. Andrew Fleming, “Şimdiye kadar, bitkilerin karmaşık hava kanalları modellerini oluşturma şekli şaşırtıcı derecede gizemli kaldı” diyor. Sürdürülebilir Gıda Enstitüsü, gıda güvenliğinin sağlanmasına ve hepimizin güvendiği doğal kaynakların korunmasına yardımcı olan çok disiplinli bir araştırma yürütmektedir”.
“Bu büyük keşif, havanın yapraklar arasında hareket etmesinin iç işleyişini şekillendirdiğini gösteriyor – ki bu bitkilerde evrimi düşünme biçimimizi etkiliyor”.
Altta yatan mekanizmayı ortaya çıkarmak için, Sheffield Üniversitesi’nden araştırmacılar, Nottingham Üniversitesi ve Loughborough Üniversitesi’nden bilim insanları ile birlikte, farklı bitki türlerinden yaprakların yapısını keşfetmek için X-ışını CT görüntü analizlerini içeren yeni deneyler kullandılar.
Nottingham Üniversitesi’ndeki Hounsfield Tesisi’nde gerçekleştirilen görüntüleme tekniği, araştırmacıların bitki yapraklarının üç boyutlu hücresel yapısını görselleştirmelerini sağladı. Daha da önemlisi, yaprak içindeki karmaşık hava boşlukları ağının davranışını nasıl kontrol ettiğini gözlemleme fırsatı yakaladılar.
Stomanın varlığının bu önemli hava alanlarının genişlemesine yol açtığını buldular. Ancak stomaların varlığı ile hava alanlarının genişleyebilmesi için gaz değişiminin gerçekleşmesi gerekiyor. Öyleyse, stoma veya hava alanlarının hangisinin önce gerçekleştiği hala belirsizliğini koruyor mu?
Araştırmacılar ayrıca, daha az gözeneğe ve daha az hava kanalına sahip olmak için buğday bitkilerinin birçok nesiller boyunca yetiştirildiğini keşfetti. Bu yoğun yapraklar, buğdayın daha az su ile büyütülmelerini sağlar.
Kuraklığa dayanıklı bitkiler elde edilebilir mi?
Bu nedenle, bulgular bitki evrimsel biyoloji anlayışımızı genişletmenin ötesinde sonuçlara da sahiptir. Gelecekte, buğday gibi temel mahsuller, yapraklarının iç yapısını değiştirerek, özellikle hava kanalı ağlarını hedef alarak daha verimli hale getirilebilir.
Sürdürülebilir Gıda Enstitüsü’ndeki diğer bilim adamları, artan iklim değişikliği tehdidi karşısında kuraklığa dayanıklı pirinç ve buğday mahsulleri geliştirmek için bu fikri zaten kullanıyorlar.
Çeviri ve Derleme: Popüler Tarım | Bilim Haberleri