Ortama uyum sağlayan köklerin felsefesi ortaya çıktı

Bitkiler var büyük çoğunluğu sömürgeleştirdi Dünya yüzeyinin. Peki başarılarının anahtarı nedir?

İnsanlar genellikle bitkileri basit, anlamsız yaşam formları olarak düşünürler. Tek bir yerde kök salmış olarak yaşayabilirler, ancak bilim adamları bitkiler hakkında ne kadar çok şey öğrenirlerse, daha karmaşık ve duyarlı olduklarını anlıyoruz. Yerel koşullara uyum sağlamada mükemmeldirler. Bitkiler, çimlendikleri yere yakın olanlardan en iyi şekilde yararlanan uzmanlardır.

Bitki yaşamının inceliklerini öğrenmek, insanlarda merak uyandırmaktan daha fazlasıdır. Bitkileri incelemek aynı zamanda emin olmakla da ilgilidir. hala ekin yetiştirebiliriz iklim değişikliği havamızı giderek daha aşırı hale getirdiği için gelecekte.

Çevresel sinyaller bitkilerin büyümesini ve gelişmesini şekillendirir. Örneğin, birçok bitki kullanır işaret olarak gün uzunluğu çiçeklenmeyi tetiklemek için. Bitkilerin gizli yarısı olan kökler de, şekillerinin su ve besin aramak için optimize edildiğinden emin olmak için çevrelerinden gelen işaretleri kullanır.

Kökler, daha fazla su bulmak için şekillerini uyarlayarak (örneğin yüzey alanlarını artırmak için dallanarak) bitkilerini kuraklık gibi streslerden korur. Ancak yakın zamana kadar, köklerin çevredeki toprakta su olup olmadığını nasıl algıladıklarını anlamadık.

Su, dünyadaki en önemli moleküldür. Çok fazla veya çok az bir ekosistemi yok edebilir. İklim değişikliğinin yıkıcı etkisi (son zamanlarda Avrupa ve Doğu Afrika’da görüldüğü gibi) hem seller hem de kuraklıklar daha yaygın. İklim değişikliği olduğundan yağış desenleri yapma Bitkilerin su kıtlığına nasıl tepki verdiğini öğrenmek, mahsulleri daha dirençli hale getirmek için hayati önem taşıyor.

kök salmak

Bitki ve toprak bilimcileri ve matematikçilerden oluşan ekibimiz yakın zamanda keşfedildi bitki köklerinin su alımını en üst düzeye çıkarmak için şekillerini nasıl uyarladığı. Kökler normalde yatay olarak dallanır. Ancak suyla temaslarını kaybettiklerinde (topraktaki hava dolu bir boşluktan büyümek gibi) dallanmayı durdururlar ve kökler ancak nemli toprakla yeniden bağlantı kurduktan sonra dallanmaya devam eder.

Ekibimiz, bitkilerin, adı verilen bir sistemi kullandığını buldu. hidrosinyalizasyon topraktaki su mevcudiyetine yanıt olarak köklerin dallandığı yeri yönetmek.

Hidrosinyalizasyon, bitkilerin suyun nerede olduğunu algılama şeklidir, doğrudan nem seviyelerini ölçerek değil, bitkilerde suyla birlikte hareket eden diğer çözünebilir molekülleri algılayarak. Bu ancak (hayvan hücrelerinin aksine) bitki hücrelerinin birbirine bağlı olması nedeniyle mümkündür. küçük gözenekler tarafından.

Bu gözenekler, su ve küçük çözünür moleküllerin (hormonlar dahil) kök hücreler ve dokular arasında birlikte hareket etmesini sağlar. Su, bitki kökü tarafından alındığında, en dıştaki epidermal hücrelerden geçer.

Dış kök hücreler ayrıca bir içerir Oksin adı verilen dallanmayı destekleyen hormon. Su alımı, oksini iç kök dokularına doğru harekete geçirerek dallanmayı tetikler. Dışarıdan su artık mevcut olmadığında, örneğin bir kök hava dolu bir boşluktan büyüdüğünde, kök ucunun büyümesi için hala suya ihtiyacı vardır.

Bu yüzden kökler topraktan su alamadığında, kökün derinliklerindeki kendi damarlarından gelen suya güvenmek zorunda kalırlar. Bu, su hareketinin yönünü değiştirerek, artık dallanma hormonu olan oksinin akışını bozan dışa doğru hareket etmesini sağlar.

Bitki ayrıca bir ABA adı verilen dallanmaya karşı hormon kök damarlarında. ABA da su akışıyla oksinin tersi yönde hareket eder. Böylece kökler bitkinin damarlarından suyu çekerken, kökler aynı zamanda dallanma karşıtı hormonu da kendilerine doğru çekerler.

ABA, kök hücreleri birbirine bağlayan tüm küçük gözenekleri kapatarak kök dallanmasını durdurur – tıpkı bir gemideki patlama kapıları gibi. Bu, kök hücrelerini birbirinden kapatır ve oksinin suyla serbestçe hareket etmesini durdurarak kök dallanmasını engeller. Bu basit sistem, bitki köklerinin şekillerini yerel su koşullarına göre ayarlamasını sağlar. Onun xerobranching denir (sıfır dallanma olarak telaffuz edilir).

Çiçek gücü

Çalışmamız ayrıca bir bitkinin köklerinin, sürgünlerinde olduğu gibi su kaybını azaltmak için benzer bir sistem kullandığını da buldu. Yapraklar su kaybını durdurur kuraklık koşullarında yüzeylerinde stoma adı verilen mikro gözenekleri kapatarak Stoma kapanması da ABA hormonu tarafından tetiklenir. Benzer şekilde köklerde ABA, her kök hücreyi birbirine bağlayan plasmodesmata adı verilen nano gözenekleri kapatarak su kaybını azaltır.

Domates, tere, mısır, buğday ve arpa kökleri, farklı toprak ve iklimlerde evrim geçirmelerine rağmen neme bu şekilde yanıt verir. Örneğin, domatesler Güney Amerika çöllerinde ortaya çıktıbuna karşılık tere Orta Asya ılıman bölgelerinden gelmektedir. Bu, xerobranching’in, bizden 200 milyon yıldan daha genç olan çiçekli bitkilerde yaygın bir özellik olduğunu gösteriyor. eğrelti otları gibi çiçeksiz bitkiler.

Erken gelişen bir kara bitkisi türü olan eğrelti otlarının kökleri suya bu şekilde tepki vermez. Kökleri daha düzgün büyür. Bu, çiçek açan türlerin su stresine uyum sağlamada eğrelti otları gibi daha önceki kara bitkilerine göre daha iyi olduğunu gösteriyor.

Çiçekli bitkiler, çiçekli olmayan türlere göre daha geniş bir ekosistem ve ortam yelpazesinde kolonize olabilir. Dünya genelinde yağış modellerindeki hızlı değişiklikler göz önüne alındığında, bitkilerin çok çeşitli toprak nemi koşullarını algılama ve bunlara uyum sağlama yeteneği artık her zamankinden daha önemli.

Yazarlar: Malcolm BennettBitki Bilimleri Profesörü, Nottingham Üniversitesi ve Poonam MehraBiyobilimler alanında doktora sonrası araştırmacı, Nottingham Üniversitesi

Bu makale şu adresten yeniden yayınlanmıştır: Konuşma Creative Commons lisansı altında. Okumak orijinal makale burada.

Kaynak bağlantısı