Bitkiler oldukça uzundur, güneş ışığının yapraklarının her birine erişmesine izin vermek için bükülür. Bu fenomeni yüzyıllardır gözlemlemelerine rağmen, bilim adamları bunu tam olarak anlamış değiller. Şimdi Salk Enstitüsü'ndeki bilim adamları, iki bitki faktörünün - protein PIF7 ve büyüme hormonu oksin - bitkiler gölgede ve aynı anda yüksek sıcaklıklara maruz kaldığında büyümeyi hızlandıran tetikleyiciler olduğunu keşfettiler. enstitünün resmi web sitesi.
29 Ağustos 2022'de Nature Communications dergisinde yayınlanan bulgular, bilim adamlarının bitkilerin iklim değişikliğine nasıl tepki vereceğini tahmin etmelerine ve küresel ısınmaya zarar veren mahsullere rağmen verimi artırmalarına yardımcı olacak.
Salk Enstitüsü Bitki Moleküler Direktörü kıdemli yazar Profesör Joanne Chory, "Şu anda mahsulleri belirli bir yoğunlukta yetiştiriyoruz, ancak sonuçlarımız iklim değişikliği olarak bitki büyümesini optimize etmek için bu yoğunluğu düşürmemiz gerektiğini gösteriyor" diyor. ve Hücre Biyolojisi Laboratuvarı ve Howard, Hughes Tıp Enstitüsü'nde araştırmacı. "Bitkilerin ışığa ve sıcaklığa nasıl tepki verdiğinin moleküler temelini anlamak, en iyi verimi elde etmek için ekim yoğunluğunda ince ayar yapmamızı sağlayacaktır."
Çimlenme sırasında, fideler toprağı kırmak ve güneş ışığını olabildiğince çabuk yakalamak için gövdelerini hızla uzatır. Normalde, gövde güneş ışığına maruz kaldıktan sonra büyümesini yavaşlatır. Ancak, bitki güneş ışığı için çevresindeki bitkilerle rekabet ederse veya artan sıcaklıklara tepki olarak sıcak toprak ile bitkinin yaprakları arasındaki mesafeyi arttırırsa, gövde hızla tekrar uzayabilir. Hem çevresel koşullar - gölgeleme ve yüksek sıcaklıklar - gövde büyümesini teşvik ederken, aynı zamanda verimi de azaltır.
Bu çalışmada, bilim adamları, aynı anda gölgede büyüyen bitkileri ve sıcak sıcaklıkları karşılaştırdılar - yüksek ekim yoğunluklarını ve iklim değişikliğini taklit eden koşullar. Bilim adamları, model bitki Arabidopsis thaliana'nın yanı sıra domates ve tütünün yakın bir akrabasını kullandılar, çünkü üç bitki türünün de bu çevresel koşullardan eşit şekilde etkilenip etkilenmediğini görmekle ilgilendiler.
Araştırma ekibi, her üç türde de, komşu bitkilerin oluşturduğu gölgeden kaçınmaya çalıştıklarında ve daha yüksek sıcaklıklara maruz kaldıklarında bitkilerin aşırı derecede uzadığını buldu. Moleküler düzeyde, araştırmacılar, genleri açıp kapatmaya yardımcı olan bir protein olan PIF7 transkripsiyon faktörünün büyümeyi artırmaya yardımcı olduğunu buldular. Ayrıca, mahsuller komşu bitkiler bulduğunda, aynı anda daha yüksek sıcaklıklara tepki olarak büyümeyi teşvik eden bir büyüme hormonu olan oksin seviyelerinin arttığını buldular. Bu sinerjik PIF7-oksin yolu, bitkilerin çevrelerine tepki vermelerine ve en iyi yetiştirme koşullarını aramak için uyum sağlamalarına izin verdi.
İlgili bir transkripsiyon faktörü olan PIF4, ayrıca yüksek sıcaklıklarda gövde uzamasını uyardı. Ancak, gölge ve yüksek sıcaklık kombinasyonu ile bu faktör artık önemli bir rol oynamadı.
Salk Enstitüsü'nde araştırma görevlisi ve aynı üniversitede doçent olan çalışmanın ilk yazarı Yogev Burko, "PIF4'ün önemli bir rol oynamadığını görünce şaşırdık çünkü önceki çalışmalar bu faktörün ilgili büyüme durumlarındaki önemini gösterdi" diyor. İsrail Volkanlar Enstitüsü'nde Tarımsal Araştırma Örgütü. "PIF7'nin bu tesis için baskın büyüme faktörü olması gerçek bir sürprizdi. Bu yeni bilgiyle, iklim değişikliğine uyum sağlamalarına yardımcı olmak için çeşitli mahsullerin büyüme tepkisine ince ayar yapmayı umuyoruz.”
Araştırmacılar, PIF7 ve oksinin etkisini artıran henüz keşfedilmemiş başka bir faktör olduğuna inanıyorlar. Gelecekteki çalışmalarda bu bilinmeyen faktörü keşfetmeyi umuyorlar. Berko'nun laboratuvarı, bu yolun mahsullerde nasıl optimize edilebileceğini de inceleyecek.
Salk Plant Use Initiative ve Howard H. ve Maryam R. Newman Bitki Biyolojisi Başkanı Chori, “Küresel sıcaklıklar yükseliyor, bu nedenle bu yeni koşullarda büyüyebilecek gıda mahsullerine ihtiyacımız var” diyor. "Yüksek sıcaklıklarda bitki büyümesini düzenleyen ve gelecek nesilleri beslemek için daha verimli ürünler yetiştirmemize yardımcı olacak kilit faktörleri belirledik."