Domates bitkileri kuraklık sırasında suyu köklerinden dağıtır

Bitkilerin çevresel değişikliklere dayanabilmeleri için esnek olmaları ve kullandıkları adaptasyon yöntemlerinin çoğu zaman iklim ve adapte oldukları koşullardaki değişiklikler kadar değişken olması gerekir. Kuraklıkla mücadele etmek için bitki kökleri, suyun yapraklara doğru akmasını ve burada hızla buharlaşmasını önleyen, suberin adı verilen su itici bir polimer üretir. Süberin olmadan ortaya çıkan su kaybı, bir musluğun açık bırakılmasına benzer.

Bazı bitkilerde suberin, köklerin içindeki damarları kaplayan endodermal hücreler tarafından üretilir. Ancak domates gibi diğer durumlarda suberin, kök epidermisinin hemen altında bulunan dış epidermal hücrelerde üretilir.

Ekzojen suberinin rolü uzun süredir bilinmiyor, ancak Davis'teki California Üniversitesi'ndeki araştırmacılar tarafından 2 Ocak'ta yayınlanan yeni bir çalışma… Doğa bitkileri Endofitik suberin ile aynı işlevi yerine getirdiği ve bu olmadan domates bitkilerinin su stresiyle daha az başa çıkabildiği görülüyor. Bu bilgi bilim adamlarının kuraklığa dayanıklı ürünler tasarlamasına yardımcı olabilir.

“Bu, bitkilerin daha uzun süre hayatta kalmasına ve kuraklıkla başa çıkmasına yardımcı olacak yöntemlere yönelik araç setimize eksojen suberin ekliyor” dedi. Siobhan BradyUC Davis Bitki Biyolojisi ve Genom Merkezi Bölümü'nde profesör olan bu makalenin baş yazarıdır. “Neredeyse bir yapboz gibi; zorlu çevre koşullarında bitkiyi koruyan hangi hücrelerin modifikasyonlara sahip olduğunu bulabilirseniz, şu tür sorular sormaya başlayabilirsiniz: Bu savunmaları birer birer oluşturursanız, bu bitkiyi daha güçlü yapar mı? ”

Yeni çalışmada, doktora sonrası bilim adamı Alex Cantu Pastor, Brady ve uluslararası bir işbirlikçi ekiple birlikte çalışarak eksojen suberinin rolünü ortaya çıkardı ve üretimini düzenleyen genetik yolakların haritasını çıkardı.

Yeni ve klasik tarzların birleşimi

Brady, “Bu, hem bireysel bir hücrede meydana gelen sürece hem de tesisin tamamında gördüklerinize bakmamıza olanak tanıyan, klasik ve son teknoloji metodolojinin entegrasyonudur” dedi. “Böylece gerçekten küçükten gerçekten büyüğe doğru ilerledik.”

Brady, Cantu Pastor ve meslektaşları kök epidermal hücreler tarafından aktif olarak kullanılan tüm genleri tanımlamak için yola çıktılar. Daha sonra genleri düzenleyerek suberin üretiminde rol oynayabileceğinden şüphelenilen çeşitli genlerin işlevsel versiyonlarından yoksun mutant domates bitkisi türleri yarattılar. Suberin birikimi için gerekli olan yedi gen keşfettiler.

Daha sonra araştırmacılar, bazı mutant domates bitkilerini on gün boyunca kuraklığa maruz bırakarak ekzojen suberinin kuraklık toleransındaki rolünü test etti. Bu deneylerde araştırmacılar iki gene odaklandı: suberin üretiminde rol oynayan bir enzim olan SIASFT ve suberin üretiminde rol oynayan diğer genlerin ekspresyonunu kontrol eden bir transkripsiyon faktörü olan SlMYB92.

Deneyler, suberin üretimi için her iki genin de gerekli olduğunu ve bunlar olmadan domates bitkilerinin su stresiyle daha az başa çıkabildiğini doğruladı. Mutant bitkiler, iyi sulandığında normal bitkiler gibi büyüdüler, ancak susuz kaldıktan on gün sonra gözle görülür şekilde solgunlaştılar.

Brady, “Bu genlerde mutasyonların olduğu her iki durumda da bitkiler daha stresli oluyor ve kuraklık koşullarına tepki veremiyor” dedi.

Suberinin değerini sera ortamında ortaya koyan araştırmacılar, şimdi de suberinin kuraklığa dayanma yeteneğini sahada test etmeyi planlıyor.

Brady, “Bu bulguyu alıp tarlaya koyarak domatesleri kuraklığa daha dayanıklı hale getirmeye çalıştık” dedi.

Makaledeki diğer yazarlar şunlardır: UC Davis, Ledor Char-Mushi, Concepcion Manzano, Sharon Gray, He Yang, Sana Muhammad, Nipa Nirmal, J. Alex Mason, Mona Goran, Kisa Kajala, Kenneth A. Kelepçe, Donnelly A. Batı ve Neelima Sinha; Prakash Timilsina ve Song Li, Virginia Tech; Damien de Bellis, Robertas Koz ve Nico Gildner, Lozan Üniversitesi, İsviçre; Julia Holbein, Kiran Suresh ve Rochus Benny Franke, Rheinische-Friedrich Wilhelms-Universität Bonn, Almanya; Alexander T. Borowski ve Julia Bailey-Serres, California Üniversitesi, Riverside.

Bu çalışma Ulusal Bilim Vakfı ve Howard Hughes Tıp Enstitüsü tarafından desteklenmiştir.