Yeni bir uluslararası çalışma, bitkilerin tuzlu suda hayatta kalmasına yardımcı olan şaşırtıcı derecede basit bir hücresel adaptasyonu saptadı ve deniz seviyeleri yükseldikçe ve kıyı toprakları daha tuzlu hale geldikçe mahsulleri korumak için potansiyel bir yol haritası sundu.
Bu hafta dergide yayınlandı Güncel Biyoloji, araştırma tuzlu, su dolu kıyı şeritlerinde yetişmesiyle ünlü mangrov ağaçlarının, iç kesimlerdeki akrabalarına göre defalarca daha küçük, daha kalın duvarlı hücreler geliştirdiğini gösteriyor. Yazarların bildirdiğine göre bu kombinasyon, mangrov dokularını mekanik olarak daha güçlü hale getiriyor ve tuz stresi altında solmaya daha az eğilimli hale getiriyor ve bu durum, bağımsız olarak tuz stresine adapte olmuş alakasız bitki soylarında tekrar tekrar ortaya çıkıyor. kıyı yaşamı.
Makalenin yazarlarından New York Üniversitesi Çevre Çalışmaları Bölümü’nde profesör olan Adam Roddy şöyle açıklıyor: “Bu çalışma, dünyadaki en farklı ve dayanıklı bitkilerden bazılarının yaşadığı aşırı koşullara tolerans göstermede sadece birkaç basit hücre özelliğinin kritik öneme sahip olduğunu ortaya koyuyor.” bir basın açıklamasında.
Uluslararası araştırma ekibi, 17 bitki ailesinde 34 mangrov türünü ve mangrov olmayan 30’dan fazla yakından ilişkili bitkiyi analiz etti. Anatomilerini karşılaştırarak evrim tarihiTuzlu kıyı habitatlarında yaşayan türlerin, iç kesimlerdeki benzerleriyle karşılaştırıldığında daha küçük, daha sağlam hücreler geliştirdiğini buldular.
Mangrovların, tuzu köklerde bloke etmek, iyonları seçici olarak almak veya yapraklardaki özel yapılar yoluyla tuz salgılamak gibi stratejiler kullanarak tuzla başa çıkma yetenekleri uzun zamandır biliniyor. Ancak şimdiye kadar hücrelerinin temel fiziksel özelliklerine daha az ilgi gösterildi. Yeni çalışma, bu özelliklerin mangrovların çevrelerindeki aşırı koşullara nasıl dayanabileceği konusunda merkezi bir rol oynadığını öne sürüyor.
Yazarlara göre, daha küçük hücreler, suyu hücrelerden dışarı çeken tuzlu koşullara maruz kaldıklarında, bitki dokularını sağlam tutan iç su basıncı olan turgor basıncını kaybetmeye daha az duyarlıdır. Bu arada daha kalın hücre duvarları yapısal takviye görevi görerek dış koşullar değişse bile dokuların şeklini korumasına yardımcı olur. Bu özellikler birlikte yaprakların ve gövdelerin mekanik gücünü arttırır, bitkiler tuzlu su nedeniyle strese girdiğinde solmayı ve fiziksel hasarı azaltır.
Mangrov benzeri bitkiler var evrimleşti kabaca 200 milyon yıl boyunca birbirinden bağımsız olarak birçok kez iç kesimlerden kıyı bölgelerine geçiş yapan farklı atasal soylardan doğmuştur. Farklı kökenlerine rağmen başarılı kıyı türleri, zorlu hücresel özelliklere rağmen aynı kompaktlıkta birleşme eğilimindedir. Bu “yakınsak evrim” modeli, bu özelliklerin bir tesadüf değil, tuzlu ve su basmış ortamlardaki yaşama karşı güvenilir, tekrarlanabilir bir tepki olduğunu öne sürüyor.
Ekip, bu bulguların yeniden şekillenebileceğini söylüyor tarım 21. yüzyılda yükselen denizler ve tuzlu su girişi, bazı alçak bölgelerdeki tarım arazilerini halihazırda bozuyor ve temel mahsullerin verimini tehdit ediyor. Çoğu mahsul, yüksek tuzlulukla baş edebilecek donanıma sahip değildir ve genellikle toprak tuzu seviyeleri yükseldiğinde ölür.
Dolayısıyla, eğer küçük, güçlü hücreler doğada yaygın ve etkili bir çözümse, gelecekte tuza dayanıklı bitkiler için bir tasarım şablonu olarak hizmet edebilirler. Bitki yetiştiricileri ve biyoteknoloji uzmanları bu bulguları, genellikle tuz stresine yenik düşen kökler ve alt gövdeler gibi önemli dokularda hücre boyutunu ve hücre duvarı özelliklerini kontrol eden bitki özelliklerine odaklanmak için kullanabilirler.
Roddy, “Bu sonuçlar aynı zamanda tuza dayanıklı bitkilerin mühendisliği için umut verici bir stratejiye işaret ediyor: hücre boyutunun ve hücre duvarı özelliklerinin manipülasyonu” diye ekledi.
Araştırmanın yazarları, henüz çok erken aşamalarda olmasına rağmen, milyonlarca yıllık evrimin, modern tarım bilimi için halihazırda bir yol haritası oluşturduğunu ileri sürüyor. Küçük ve tuza dayanıklı dayanıklı hücreler zaten birçok kez başarılı oldu doğa. Bu hızlı bir çözüm olmasa da çalışma, gelecekteki mahsullerin daha tuzlu bir dünyaya dayanmasına yardımcı olabilecek strateji arayışını daraltıyor.
MJ Banias The Debrief’te alan, güvenlik ve teknolojiyi ele alıyor. Kendisine [email protected] adresinden e-posta gönderebilir veya Twitter’da takip edebilirsiniz. @mjbanias.
