Levent KIRCA	 4 Şubat 2019
Görsel: Arabidopsis thaliana, Getty Images.
Bitkilerin vasküler dokularında brassinosteroidler olarak bilinen bitki steroidlerinin sinyalinin değiştirilmesinin, bitkilerin vasküler dokularındaki gelişmede gerileme olmaksızın kuraklık direncini etkili bir şekilde artırabileceğini göstermiştir.
Yağışlardaki düşüş ve anormal derecede yüksek sıcaklıklar, tahıl ve patates gibi önemli mahsullerde büyük kayıplara neden olmaktadır. Bu nedenle, gıda güvenliğini sağlamak için kuraklık koşullarında verimli olan bitki çeşitlerinin ıslah edilmesinin zorunluluğu gittikçe belirginleşti.
Bu, genetiği değiştirilmiş bir bitkinin büyümesini ve gelişimini etkilemeden kuraklık direncini arttırmak için başarılı bir strateji sunan ilk çalışmadır.
Barselona’daki Tarımsal Genomik Araştırmalar Merkezi’nden (CRAG) Caño-Delgado liderliğinde, Avrupa, Amerika Birleşik Devletleri ve Japonya’dan gelen uluslararası araştırmacı ekibi, bitki büyüme ve gelişmesini düzenleyen brassinosteroidler olarak bilinen bir grup bitki steroidine odaklandı.
Fitohormonların hücre zarı reseptörlerine bağlandığı, hücre uzaması ve bölünmesi gibi çeşitli etkiler oluşturabilen bir sinyal akışıyla sonuçlandığı bilinmektedir. Brassinosteroid sinyalini değiştirerek, bitkilerde kuraklığa karşı direnç kazanma girişimleri bir miktar başarılı olmuştur.
Çalışma, bitki biyolojisi çalışmalarında yaygın olarak kullanılan bir model organizma olan küçük bir çiçekli bitki olan Arabidopsis thaliana‘daki (brass thale veya mouse-ear tress) farklı brassinosteroid reseptörlerinin mutasyonlarını araştırdı.
Araştırmacılar vasküler dokudaki bir brassinosteroid reseptörü olan BRL3‘ün aşırı ekspresyonunu, su kıtlığına karşı artan bir dirençle sonuçlandığını keşfetti ve en önemlisi, diğer mutantların aksine gelişme ve büyüme kusurlarına neden olmadıklarını keşfetti.
Ekip ayrıca genetiği değiştirilmiş bitkilerde metabolitleri analiz etti ve BRL3 aşırı ekspresyonunun bitkiye kuraklık koşullarına cevap vermeye hazır olduğunu gösterdi – normal sulama koşulları altında BRL3 reseptörünü aşırı eksprese eden bitkiler hava bölümlerinde ve köklerde daha fazla ozmoprotektif metabolit üretir (şekerler ve prolin). Daha sonra kuraklık koşullarına maruz kaldığında, bu koruyucu metabolitler köklerde hızla birikir ve böylece bitkinin kurumasını önler.
Şimdiye dek sonuçlar yalnızca bir model tesisinde gösterildi, ancak ekip şu anda tekniği tahıl gibi önemli ekinlere uygulamaya odaklanıyor. Bu bulgular gelecekte küresel gıda güvenliğinin sağlanmasına katkıda bulunacaktır.
Araştırma, iklim zorluklarının potansiyel olarak felaket etkilerine daha iyi dayanabilecek daha sağlam mahsuller geliştirmek isteyen, artan bir çalışma grubunun parçası olarak yer aldı. Önceki aylarda yayınlanan bir başka makalede, doğal olarak oluşan epigenetik varyasyonun – Arabidopsis thaliana‘daki altta yatan genetik sekansta değişiklik içermeyen modifiye gen ekspresyonunun neden olduğu değişikliklerin― hızlı adaptif tepkilere katkıda bulunabileceği gösterilmiştir.
Büyüyen küresel nüfusu beslemek için yeni stratejilerin bir kombinasyonunun gerekli olacağı giderek daha belirgin hale geliyor.
Belki, gen ekspresyonundaki ince değişiklikler iklime dirençli mahsuller üretmek için kullanılabilirken, seçici üreme epigenetik mekanizmalar yoluyla çevresel zorluklara hızlı ve doğal olarak adapte olabilen mahsuller üretmek için kullanılabilir.
Fàbregas, N. et al. Overexpression of the vascular brassinosteroid receptor BRL3 confers drought resistance without penalizing plant growth. Nature Communications (2018). DOI: 10.1038/s41467-018-06861-3
Schmid, M.W. et al. Contribution of epigenetic variation to adaptation in Arabidopsis. Nature Communications (2018). DOI: 10.1038/s41467-018-06932-5
Arabidopsis thalianabitkilerde kuraklık direncikurak koşullarda bitki büyütmek
Levent KIRCA 162 içerik 6 Yorum
Barış yorumladı 11 ay önce
Su kaynaklarının giderek azaldığı dünya için yapılan güzel bir çalışma . Keyifle okudum