Japonya’daki Sürdürülebilir Kaynak Bilimi (CSRS) RIKEN Merkezi’ndeki araştırmacılar, toprakta hiç bulunmadığında bitkilerin su tutmasına yardımcı olan küçük bir hormon keşfettiler. Nature dergisinde 4 Nisan’da yayınlanan çalışma, su kıt olduğu zaman CLE25 peptidinin köklerden yapraklara nasıl taşındığını ve yaprak yüzeyindeki gözenekleri kapatarak su kaybını önlemeye yardımcı olduğunu göstermektedir.
Hayvanlarda, peptit hormonları, kanda hareket eden ve ortam değiştiğinde vücudumuzun dengede kalmasına yardımcı olan küçük amino asit zincirleridir. Örneğin, kan basıncınız düşük olduğunda, vücudunuz kanda dolaşan ve atardamarlarınızı daraltmaya çalışan hormon vazopressin üretir, bu da kan basıncınızı normal seviyelere yükseltir.
Bitkiler de hormonlara sahiptir – bunlara fitohormonlar denir – ama bilim adamları onlar hakkında günümüzde yeterince bilgiye sahip değiller. RIKEN CSRS’deki bitki bilimcileri, herhangi bir bitki hormonunun fiziksel-abiyotik strese tepki verip vermediğini öğrenmek istediler. Makalenin ilk yazarı Fuminori Takahashi durumu şöyle açıklıyor: “Bitkilerde hücresel gelişime aracılık eden bazı peptid hormonları bilmemize rağmen şimdiye kadar hiç kimse dehidrasyon gibi fiziksel streslere tepkileri düzenleyen herhangi bir şey tespit edemedi.”
Ekip, köklerde ve ABA’da (absisik asit) sentezlenen CLE peptidlerine (yapraklar içinde biriktiği bilinen bir hormondur ve kuraklık stresine yanıt olarak gözenekleri kapatır) bakmaya başladı. Bitki köklerine birçok CLE peptidi uygulamak, sadece CLE25’in yapraklarda ve gözenek kapağında artmış ABA’ya yol açtığını gösterdi. Ekip, bu iki olay arasındaki bağlantının, ABA yapmak için gerekli olan bir enzimdeki artış olduğunu belirledi. Bu yapay duruma ek olarak, aynı sonuçlara yol açarak, dehidrasyon stresine maruz kalan bitkilerin köklerinde CLE25 seviyelerinin arttığını gösterdiler. Bir sonraki soru ise CLE25’in bitki dolaşım sisteminden geçip geçmediğiydi.
Fonksiyonel peptit hormonlarının saptanması, canlı hücrelerde çok zordur çünkü miktarlar çok küçüktür. Takahashi, “Bu problemi çözdük” diyor, “yüksek duyarlı kütle spektrometresi sistemi kullanarak ve kökten filme hareket eden hareketli peptidleri tanımlayabilen bir tarama sistemi geliştiriyoruz.” Bu teknoloji sayesinde, araştırmacılar CLE25 moleküllerini etiketleyebildiler ve hareketlerini köklerden yapraklara kadar görselleştirebildiler, bu da aslında bir mobil hormon olduğunu ve ABA üretmek için yapraklardaki diğer moleküllerle etkileşime girebileceğini gösterdi.
CLE25’in yaprağa ulaştıktan sonra ABA sentezini nasıl tetiklediğini araştırmadan önce, ekip CLE25 veya ABA’sı olmayan mutant bitkileri yarattı ve bulgularını doğrulayan birkaç kontrol deneyi gerçekleştirdi. Özellikle, sadece üç saatlik dehidrasyondan sonra, CLE25 içermeyen bitkilerin yapraklarında ABA’ya daha az rastlandı ve kontrol bitkilerinden daha fazla su kaybetti. Son olarak, ekip çalışma esnasında birkaç mutantıda incelemiş ve yapraktaki BAM1 / BAM3 reseptörlerinin CLE25 ve ABA üretimi arasındaki bir bağlantı olduğunu keşfetti.
Araştırma ekibi, CLE25 peptid hormonunu keşfettiklerini ve bitkilerin su tutmaya nasıl yardımcı olduklarını belirlediklerini söylüyor. Takahashi’nin dediği gibi, “Araştırmamızın gerçek dünyada uygulamaları var ve bitkilerdeki mobil peptid sisteminden yararlanan abiyotik strese dayanıklı bitkilerin gelişimine katkıda bulunmalyız.” diyor ve şunları ekliyor, “ilk olarak, stres direncinde doğal olarak olandan daha etkili olan modifiye edilmiş peptidler üzerinde çalışıyoruz. İkinci olarak, alandaki ürünlerin kuraklığa karşı direncini artırmak için fonksiyonel peptidleri gübre haline getirmenin yolları üzerinde de çalışıyoruz.”
Bu çalışma ile ilgili yorumlarınızı aşağıya yazarak bu konu hakkında tatlı bir tartışma başlatabilirsiniz.
Çeviri ve Derleme: Popüler Tarım
Daha Fazla Bilgi İçin: Fuminori Takahashi et al, A small peptide modulates stomatal control via abscisic acid in long-distance signalling, Nature (2018). DOI: 10.1038/s41586-018-0009-2