Bitkiler Nasıl Nefes Alır?

Bitkiler Nasıl Nefes Alır?

Bilim insanları bitkilerin nasıl nefes aldığını ve insan ‘ciğerinin’ nasıl şekillendiğini keşfetti. Bu keşif, bitki hücrelerinin karbondioksiti (CO2) taşımak için hava kanalı ağlarını (yaprağın ciğerleri) nasıl oluşturduğunu açıklıyor.

Botanikçiler 19. yüzyıldan beri yaprakların stoma denilen gözeneklere sahip olduğunu ve karmaşık bir iç hava kanalları ağı içerdiğini biliyor. Ancak şimdiye kadar her bitki hücresine düzenli bir CO2 akışı sağlamak için bu kanalların doğru yerlerde nasıl oluştuğu anlaşılmamıştı.

Sheffield Üniversitesi, Institute for Sustainable Food’dan bilim insanları tarafından yürütülen ve Nature Communications’da yayınlanan yeni çalışmada, bir yaprağın ne kadar fazla stomaya sahip olduğunu ortaya çıkarmak için genetik manipülasyon tekniklerini kullandı. Kanallar bronşiyollar gibi hareket etmektedir. Bronşiyollar, insan ve hayvan akciğerlerinin değişim yüzeylerine hava taşıyan küçük geçitlerdir.

Nottingham Üniversitesi ve Lancaster Üniversitesi’ndeki meslektaşları ile işbirliği yaparak CO2’nin gözenekler boyunca hareket etmesinin büyük olasılıkla hava kanalı ağının şeklini ve ölçeğini belirlediğini gösterdi.

Bu keşif, bir yaprağın iç yapısını ve dokuların işlevlerinin nasıl geliştiğini – bitki biyolojisinin ötesinde, evrimsel biyoloji gibi alanlarda etki yaratabilecek – nasıl etkilediğimizi anlamada atılmış büyük bir adımdır.

Çalışma aynı zamanda buğday bitkilerinin yapraklarının daha az gözeneğe ve daha az hava kanalına sahip olduklarından yapraklarını daha yoğun hale getirip daha az suyla büyütülmelerini sağlayan kuşaklar tarafından yetiştirildiğini göstermektedir.

Bu yeni öngörü bilim insanlarının, yapraklarının iç yapısını değiştirerek buğday gibi temel mahsulleri daha da verimli hale getirme potansiyelini vurgulamaktadır. Bu yaklaşıma, aşırı kuraklık koşullarına dayanabilecek iklime hazır pirinç ve buğday geliştirmiş olan Institute for Sustainable Food’dan diğer bilim insanları tarafından öncülük edilmektedir.

Sheffield Üniversitesi, Institute for Sustainable Food’dan Profesör Andrew Fleming şunları söyledi: “Şimdiye kadar bitkilerin karmaşık hava kanalları modellerini oluşturma şekilleri şaşırtıcı bir şekilde bitki bilimcileri için gizemli kalmıştı. Bu büyük keşif, havanın yapraklar arasında hareket etmesinin iç işleyişini şekillendirdiğini gösteriyor – ki bu bitkilerdeki evrimin etkisi diye düşünüyoruz.”

“İnsanların istemeden yanlışlıkla daha az su kullanan buğday yetiştirme yöntemlerini uygulamış olmaları bu hava kanalı şebekelerini, iklim bozulmasında görmeyi beklediğimiz daha aşırı kuraklıklarda hayatta kalabilecek mahsuller geliştirmek için hedefleyebileceğimizi gösteriyor.”

Lancaster Üniversitesi’nden Leverhulme Early Career Fellow araştırmacısı Dr. Marjorie Lundgren şunları söyledi: “Bilim insanları uzun süredir stomanın gelişimi ve yaprak içindeki hava alanlarının gelişiminin koordine edildiğinden şüpheleniyorlardı.”

“X-ışını CT görüntü analizlerini içeren akıllı bir deney seti kullanarak işbirlikçi ekibimiz bu soruları çok farklı yaprak yapılı türler kullanarak cevapladı. Stoma gelişiminin hava alanlarının genişlemesini başlattığını gösterirken konuyu bir adım daha ileri götürdük. Stomanın aslında hava alanlarının genişlemesi için gazları değiş tokuş etmesi gerektiğini gösterdik. Bu, fizyolojiyle bağlantılı çok daha ilginç bir hikaye ortaya koyuyor.”

Röntgen görüntüleme çalışması Nottingham Üniversitesi’ndeki Hounsfield Tesisi’nde yapıldı. Tesis Müdürü Profesör Sacha Mooney şunları söyledi: “Yakın zamana kadar X-ray CT veya CAT taraması uygulamalarında, bitki bilimlerinde esasen bitkinin toprakta yetişen gizli yarısını – kökleri – görmeye odaklandı.”

“Sheffield’deki ortaklarımızla birlikte çalışarak bir bitki yaprağının hücresel yapısını 3D olarak görselleştirme tekniğini geliştirdik. Bu yaprak içindeki karmaşık hava boşlukları ağının davranışını nasıl kontrol ettiğini görmemize olanak sağladı.”

Sheffield Üniversitesi, Institute for Sustainable Food gıda güvenliğini sağlamak ve hepimizin bağlı olduğu doğal kaynakları korumak için multidisipliner uzmanlığı ve birinci sınıf araştırma olanaklarını bir araya getiriyor.

Çeviri: Bünyamin TAN

Kaynak: https://www.sciencedaily.com/releases/2019/06/190627113953.htm

45 Paylaşımlar

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir

Solve : *
21 + 3 =


This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.