Bitki köklerine ışık gidiyor mu?

Bitkilerin çiçeklerinde, yapraklarında ve dallarında bulunan, ışığın bitkiler tarafından alınmasını kolaylaştıran reseptörlerin bitki büyümesini düzenlediği ve yardımcı olduğu uzun süredir biliniyor. Ancak köklerde de var olan bu reseptörlerin, karanlık bir ortan olan toprak altında tam olarak ışığı nasıl algıladıkları bu güne kadar açıklanamamıştı.

Güney Kore’de ki Seul Ulusal Üniversitesi’nden Hyo-Jun Lee ve ekip arkadaşları, küçük bir çiçekli bitki olan Arabidopsis thaliana bitkisi üzerinde yaptıkları araştırmalar sonucunda ilginç bir sonuca ulaştılar.

Ekip, bitki sapının fiber optik kablo görevi gördüğünü ifade etti. Sap, güneş ışığını aşağıya doğru, köklerde bulunan ve fitokrom olarak bilinen ışık reseptörlerine iletiyor. Böylece HY5 adı verilen bir protein türünün üretimi tetikleniyor. Bu protein köklerin sağlıklı büyümesini ve uzamasını sağlıyor.

Ekip bitki üzerinde yaptığı deneylerden birinde, bitkinin fitokrom mutasyonu geçirmesi durumunda, HY5 proteininin üretiminde düşüş olduğunu saptadı. Bitkiler HY5 mutasyonuna uğradığında ise, köklerinin büyümesinin durduğu ve tuhaf açılar yaptığı ekip tarafından rapor edildi.

Işık mı, Kimyasallar mı Neden Oluyor?

Bilim insanları, ışığın bitki boyunca doğrudan mı iletildiği yoksa köklere giden sinyalleri taşıyan kimyasalları mı etkinleştirdiğini anlamak için bitki sapına bir ışık kaynağı taktı. Köklerin ucundaki bir yeraltı detektörü, ışığın bitki boyunca iletildiğini doğruladı.

Dahası, A. thaliana örneklerine karanlık ortamda yaygın bilinen sukroz gibi sinyal taşıyan kimyasallar uyguladıklarında, kök büyümesinde önemli ölçüde artış gözlemlenmedi. Bu durum ise böyle kimyasalların büyümeyi tetiklemediğini gösteriyor.

Yapılan çalışmada bitki boyunca en verimli biçimde ilerleyen ışığın kırmızı ışık (641-683 nm) olduğu saptandı. Lee, bu gibi uzun dalga boylu ışığın, daha kısa dalga boylu olan mavi ve yeşil ışıktan daha uzağa gidebileceği için tercih edilebilir olacağını belirtiyor. Bununla birlikte, ışığın yoğunluğu topraktaki canlıların köklerin ışıldamasını göremeyeceği kadar ya da bakterilerin fotosentez için kullanamayacağı kadar düşük olduğu ifade ediliyor.

Yaygın Bir İşlev mi?

Bitkilerin büyük bölümünde fitokromlar bulunuyor. Bu durum, güneş ışığını doğrudan köklere göndermenin, bitkiler tarafından kök büyümesini düzenlemek için yaygın kullanılan bir mekanizma olduğunu gösteriyor.

Araştırmacılar, bitkilerin ışık almaya başlamasından yaklaşık 2 saat sonra kökteki fitokromların etkinleştiğini buldu. Bu, ışığın doğrudan gönderilmesi durumunda beklenecek olandan daha uzun bir süre. Çalışmada, bunun yanı sıra, ışık, sap ve kökler arasında aracılık edebilecek sadece bir avuç sinyalleyici kimyasalın incelendiğini de akılda tutmak gerek.