Çiçekler Ne Zaman Açıp Ne Zaman Açmayacaklarına Nasıl Karar Veriyorlar?

İlkbahar geldiğinde doğanın göz kamaştırıcı güzelliği bir anda ortaya çıkar. Ağaçlar çiçeklenir, kırlar ve bayırlar rengarenk olur. Peki ağaçlar ve bitkiler çiçeklerinin açıp açmaması gerektiğine nasıl karar verirler? Bu güzelliğin arkasındaki bilimsel olgu ve genetik süreç nedir? Ağaçların ve bitkilerin değişik zamanlarda çiçeklenmesine sebep olarak aklımıza ilk önce sıcaklık gibi dış etmenler gelir. Bitkiler de değişikliklere adapte olurlar; çok erken açtıklarında başarısız ürünler vereceklerdir, dolayısıyla ağaç ve bitkilerin de çiçeklenme zamanlarını düzenleyen mekanizmaları vardır. Charles Darwin’in sözü “Ne en güçlü olan tür hayatta kalır, ne de en zeki olan… Değişime en çok adapte olabilendir, hayatta kalan.” bütün canlılar için geçerlidir.

Meltem Çetin Sever

Texas Austin Üniversitesinde moleküler biyolog olan Sibum Sung, bitkilere kışın geldiğini hatırlatan ve bitkilerin ilkbaharda çiçeklenmesini sağlayan özel molekülü keşfetti. Sung’ın bu keşfi Aralık 2010’da Science Express dergisinde yayımlandı. Sung ve bir meslektaşı, Arabidopsis thaliana adlı küçük lahana benzeri bitkideki bu özel molekülün üretiminin bir genetik malzeme dizisi tarafından nasıl yönetildiğini keşfetti. Bitki, kışları bu molekülü üretmiyor ve bitkinin çiçeklenme yeteneği bastırılıyor. Ancak, 20 gün sürekli devam eden soğuk havaların ardından, molekül üretimi tekrar devreye girerek bitkiyi bahara hazırlanması için uyarıyor.

Institute for Basic Science

Sung, COLDAIR olarak adlandırılan bu molekülün, milyonlarca yıl süren evrimleşme sürecinde bir çeşit hücresel hafıza yarattığını ve bu hafızanın bitkiye kışın veya baharın geldiğini hatırlattığını söylüyor. Sung’ın çalışma arkadaşı Amasimo şöyle diyor:

Çiçekli bitkiler 150 milyon yıl önce Dünya çok farklı bir durumdayken önce evrimleşmiş ve değişmişti. O zamanlar, Dünya çok daha sıcaktı ve Atlantik Okyanusu henüz mevcut değildi. Yani bitkiler nispeten yakın bir zamanda kışa karşı savaşmak zorunda kaldılar.Gelecekte bu bitki araştırmalarının amacı, bu sistemlerin farklı bitki türlerinde nasıl geliştiğini keşfetmek olacak.

Meltem Çetin Sever

Daha yeni bir araştırma, Temel Bilim Enstitüsü (IBS) bünyesinde Center for Plant Aging Research’de yapıldı. KWAK June M. tarafından yönetilen bir bitki bilimcisi ekip, bu kolay ama karmaşık soruyu açıklayan yeni bir mekanizmayı keşfettiler. Araştırmaları 11 Kasım 2016'da Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS)’da yayımlandı. Bu çalışmanın yazarlarından biri olan KIM Yun Ju şöyle diyor:

Çok erken tomurcuklanan bitkiler başarısız bir şekilde çiçek üretir. Bu nedenle bitkiler çiçeklenme zamanlarını düzenleyen epigenetik bir mekanizma geliştiriyorlar.

Meltem Çetin Sever

Bilim insanları bu mekanizmayı incelemek için bir önceki araştırmada da kullanılan Arabidopsis adlı küçük beyaz çiçekleri olan bitkiyi kullandılar. Epigenetik düzenleme çiçeklenme zamanını kontrol eden ana mekanizmalardan biridir. Bu mekanizma DNA dizilimini değiştirmeden, DNA'daki kimyasal değişim ve etkileşen proteinler yoluyla gen ekspresyonunu düzenler. DNA'yı tüm bilgileri içeren büyük bir kitap gibi düşünürseniz eğer, kimyasal değişimler kitap ayracı gibi düşünülebilir. DNA’ya bağlı proteinlerde (histon) gerçekleşen ve asetilasyon olarak adlandırılan özel bir kimyasal değişim tipi, spesifik proteinler tarafından teşvik edilebilir veya kaldırılabilir. Arabidopsis’de bu kimyasal değişimleri kaldıracak en az 18 tane protein bulunmaktadır. Bu çalışma ile çiçeklenme zamanını kontrol eden bu kimyasal değişimlerden birine etki eden proteinler (HDACs) keşfedildi.

IBS araştırmacıları dokuzuncu HDAC yani HDA9 proteini üzerine yoğunlaştılar, bu protein çiçeklenme zamanı ve tohum dinlenmesi gibi çeşitli biyolojik süreçleri düzenler. Araştırmacılar bu proteini barındırmayan bitkilerin daha erken çiçek açtığını buldular. Aynı durum PWR proteini yokluğunda da ortaya çıkıyordu. Bilim insanları PWR ve HDA9'un, histon 3 adı verilen DNA'ya bağlı bir protein oluşturduğunu ve bu proteinin belirli kimyasal değişimleri ortadan kaldırdığını keşfettiler. Bu kimyasal değişimin kaldırılması, erken çiçeklenmeye neden olan bir protein olan AGL19'un üretimini azaltıyor ve sonuç olarak bitkiler doğru zamanda çiçeklenebiliyorlar.