Bitkilerin Işığa Yönelim (Fototropizma) Davranışı Aydınlatıldı!

Bitkiler maksimum güneş ışığını almak için çeşitli stratejiler geliştirmişlerdir. Pencerede duran bir bitkiye baktığınızda, fotosentezde kullanılacak enerjiyi üretmek için güneş ışığının geldiği yöne doğru büyüdüğünü görürsünüz. Uluslararası bir biliminsanı grubu, bu hareketin arkasındaki itici gücün iç yüzünün anlaşılmasını sağladı.

Işığa doğru büyümek, bitkilerin yaşam döngüsünün başlangıcı için çok önemlidir. Çoğu tohum toprakta çimlenir ve karanlık ortamda, kendi bünyesinde bulunan sınırlı miktardaki nişasta ve yağ ile beslenir. Daha sonra, toprağın yüzeyine çıkan fidan, yer çekimine karşı gelerek yukarıya doğru hızlıca büyümeye başlar. İşte bu, yönelim için ilk ipucudur. Işığa duyarlılığı son derece yüksek olan proteinleri sayesinde fidan, ışığa yönelecek en kısa yolu bulur, hatta ışık kaynağının yönünde eğilebilir bile. 

“Ergin bitkiler bile ışığa doğru eğilirler. Bu, ışıktan en uzakta olan gövde hücrelerinin uzaması sayesinde olur. Bu ışık odaklı büyüme şekline fototropizma denir.” diye açıklıyor Münih Teknik Üniversitesi Bitki Sistemleri Biyolojisi Başkanı Prof. Claus Schwechheimer.

Taşıyıcıların Bitki Hormonunu Hedef Bölgeye Taşıması

Oksin, hücre uzamasından sorumlu bir kimyasal maddedir. Bu fitohormon, sürgün ucundaki hücrelerde oluşturulur ve hücreden hücreye aktarılır. Bu yüzden oksin hormonu son durağa gelmeden önce hücreler arasında adeta mekik dokur. “Taşıyıcı proteinler hormonu hücre içinden hücreler arası boşluğa iter, oradan da diğer hücrenin içine alırlar. Bu hedef bölgeye gelene kadar böyle devam eder.” diyor Prof. Claus Schwechheimer.

Bu süreçte en önemli olan protein, oksin hormonunun aktarılacağı yönü belirleyen PINs taşıyıcı hormonudur. Schwechheimer’in ekibinin görüntülediklerine göre, PINs hormonları tek başlarına çalışmazlar: “D6PK protein kinaz enziminin sinyaline ihtiyaçları vardır. Bu kinaz enzimi fosfat gruplarının transferi yoluyla PINs hormonunu düzenler. Böylece oksin taşınması için hormonu aktif etmiş olur." 

Oksinin Rolü Nedir?

Bitkilerin hareketleri ilk olarak Darwin’in 1880 yılında yeni ufuklar açan “Bitkilerde Hareketin Gücü” isimli çalışmasında kapsamlı bir şekilde açıklandı. Bitkilerin ışık kaynağına yönelmesinde oksinin rol oynayabileceği teorisini ortaya atan ise 1937 yılında Hollandalı araştırmacı Frits Went oldu. Bu teori günümüzde Cholodny-Went Modeli olarak anılmaktadır.

Bunlardan sonraki araştırmalarda, bu teoriyi destekleyen birçok araştırma yapılmış olsa da, bugüne kadar oksinin bu süreçte rol aldığına dair kesin kanıtlar elde edilememişti. “Şimdiye kadar, oksin taşıma sisteminde hata olduğu bilinen bütün bitkiler normal fototropizma örneği gösterdi. O halde nasıl olur da oksin bu süreç için taşınması gereken bir madde olur?” diyor İsviçre Lozan Üniveristesinden Prof. Christian Fankhauser.

Oksin Düzenleme Modeli Onaylandı

Münih Teknik Üniversitesi ekibi ve ortaklık yaptıkları Lozan Üniversitesi ekibi bu sorunun cevabını buldular. İsviçreli grup, hücredeki pek çok PINs taşıyıcısını eş zamanlı olarak devre dışı bıraktı. Münih Teknik Üniversitesi grubu D6PK protein kinaz enziminin işlevini gösterdiler. 

Kinaz ve PINs bileşenlerinden birkaç tanesi eksikken bitki, fototropizmayı tetikleyecek birçok ışığa rağmen hiçbir tepki göstermeden büyüdüğü bulundu. Bu mutant bitkilerde oksin taşıma sistemi tamamıyla bozulmuştu: Ne tür ışık gelirse gelsin, bu bitkiler sadece yukarı doğru büyümeye devam ediyorlardı. Bu deney, bilim insanlarına, oksin hormonunun fototropizma için önemini açıkça ortaya koymasına yardımcı oldu.