Bu Ağaçlar Gündüz Değil Gece Nefes Alıyor: Kuraklığa Dayanıklı Fotosentezin Genetik Kökeni Araştırıldı
Viyana Üniversitesi'nden araştırmacılar, tropikal Clusia ağaçlarının suyu çok verimli kullanan CAM fotosentezini nasıl geliştirdiğini genomlarına bakarak inceledi. Bu ağaçlar sıcak saatlerde gözeneklerini kapalı tutuyor, karbondioksiti geceleri alıp malik asit olarak depoluyor. Nature Communications dergisinde yayımlanan çalışma, Clusia rosea, Clusia minor ve Clusia major türlerini karşılaştırdı ve aynı cins içinde güçlü CAM'den stres anında devreye giren ve karma biçimlere uzanan farklı stratejiler buldu. Ekibe göre bu çeşitlilik, eski genom çiftlenmelerinin ardından milyonlarca yıl süren genetik yeniden düzenlemelerle ortaya çıktı. Bulguların ileride kurak bölgelere uygun mahsuller geliştirmeye de ışık tutabileceği belirtiliyor.
Detaylar 👇
Viyana Üniversitesi ekibi, üç Clusia türünün genomunu karşılaştırdı.
Çalışmayı Viyana Üniversitesi Fonksiyonel ve Evrimsel Ekoloji Bölümü'nden Wolfram Weckwerth yönetti. İlk yazar Hannes Kramml, ikinci yazar ise Johannes Herpell oldu. Araştırma Nature Communications dergisinde yayımlandı.
Ekip, tropikal Clusia cinsinden üç türün genomunu inceledi: Clusia rosea, Clusia minor ve Clusia major. Amaç, suyu verimli kullanan bir fotosentez türü olan CAM'in bu ağaçlarda nasıl farklı biçimlerde evrimleştiğini anlamaktı.
CAM fotosentezi: Gece alıp gündüz kullanma
CAM (Crassulacean Acid Metabolism), bitkilerin suyu korumak için geliştirdiği bir fotosentez yöntemi. Gündüz gözenekler kapalı tutulduğu için sıcak ve kurak saatlerde terlemeyle su kaybı azalıyor. Gözenekler geceleri açılıyor, karbondioksit içeri alınıyor ve malik asit olarak hücrelerdeki depolama bölmelerinde, yani koful adı verilen yapılarda biriktiriliyor. Gündüz bu asitten karbondioksit yeniden serbest bırakılıyor ve fotosentez için kullanılıyor.
Bu yöntem yalnızca Clusia'ya özgü değil. Ansiklopedik kaynaklara göre CAM, kaktüsler, ananas, agav, aloe ve orkideler dahil yaklaşık 16 bin bitki türünde görülüyor ve bitki dünyasında birçok kez birbirinden bağımsız olarak evrimleşmiş. Kuraklığa dayanıklılığı sağlayan temel fikir de burada yatıyor: Karbondioksiti suyun en az kaybedileceği serin saatlerde almak.
Aynı cinsin üç türü, üç farklı su tasarrufu stratejisi izliyor.
Clusia rosea güçlü CAM gösteriyor ve geceleri karbondioksiti malik asit olarak belirgin biçimde depoluyor. Clusia minor'da CAM ağırlıklı olarak stres koşullarında, örneğin kuraklıkta devreye giriyor. Clusia major ise klasik (C3) fotosentezi CAM ile birleştiren karma bir biçim kullanıyor.
Yani aynı cinsin içinde, zorunlu CAM'den yalnızca gerektiğinde açılan CAM'e uzanan geniş bir yelpaze var.
Tek bir değişim değil, tekrarlayan genom düzenlemeleri
Araştırmacılar üç türün de geçmişte genom çiftlenmesi (poliploidizasyon) geçirdiğini buldu. Çiftlenmeyi izleyen milyonlarca yıl boyunca genomlar yeniden düzenlendi, küçüldü ve işlevleri yeniden kurgulandı. Weckwerth'in aktardığına göre genomlar bu süreçte yeniden şekillendi.
İlk yazar Kramml ise bu süreçte gen kopyalarının kimi zaman kaybolduğunu, kimi zaman devre dışı kaldığını, kimi zaman da yeni işlevler üstlendiğini anlattı. Yani CAM, tek seferlik bir değişimle değil, tekrar eden genetik düzenlemelerle çeşitlendi.
Fotoğraf: Clusia major'ın meyveleri ve yaprakları (temsilî görsel).
Bulgular, kurak bölgelere uygun mahsuller geliştirmek için ipucu olabilir.
Araştırmacılara göre CAM bitkileri çok daha az suya ihtiyaç duyuyor ve bu nedenle iklim değişikliğine dayanıklı mahsuller için model olarak görülüyor. Çalışma, verimli karbondioksit tutma ve su kullanımıyla ilişkili metabolik süreçleri belirleyerek bu yönde bir temel sunuyor.
Bu aşamada ortada hazır bir mahsul yok; çalışma, CAM'in genetik olarak nasıl çeşitlendiğini anlamaya odaklanıyor.
Keşfet ile ziyaret ettiğin tüm kategorileri tek akışta gör!
Test
Gündem
Magazin
Video
Yorum Yazın