Popüler Tarım
"Saban Kılıçtan Üstündür"

Bitki Kökleri Toprakta Nasıl İlerliyor?

0 502

Araştırmacılar, farklı toprak türlerinde bitkilerin nasıl yetiştiğini anlamaya yardımcı olmak için bitki kökleri toprakta nasıl ilerliyor? sorusunun cevabını bulmak amacıyla kök hareketlerini inceleyerek köklerin yavaş yavaş toprak altında büyüme sürecini kaydettiler.

Duke araştırmacıları, gözlerimizin göremeyeceği kadar yavaş olan bir şeyi inceliyorlar. Biyolog Philip Benfey’in laboratuvarındaki bir ekip, bitki köklerinin toprağa nasıl kazıldığını görmek istedi. Bu yüzden, kamera kullanarak şeffaf jelde filizlenen pirinç tohumlarını kaydettiler.

Görüntüleri saniyede 15 kare olarak geri oynattıklarında, 100 saatlik büyümeyi bir dakikadan daha kısa bir süreye sıkıştırdıklarında, pirinç köklerinin topraktaki ilk yerlerine ulaşmak için bir numara kullandığını gördüler: Büyüyen uçlar tirbuşon benzeri hareketler yapıyor, sallanarak sarmal hareket ediyorlar.

Araştırmacılar, fikirleri test etmek için kök benzeri bir robotla birlikte hızlandırılmış görüntülerini kullanarak, bitki kök uçlarının büyüdükçe nasıl ve neden döndüğüne dair yeni bilgiler edindiler.

İlk ipucu ekibin fark ettiği başka bir şeyden geldi: Bazı kökler tirbuşon dansı yapamaz. Suçlu, HK1 adlı bir genin, diğer kökler gibi daire içine almak ve dolambaçlı hale getirmek yerine, aşağı doğru kök büyümesini sağlayan bir mutasyon olduğunu buldular.

Ekip ayrıca, mutant köklerin normal köklerden iki kat daha derine gittiğini belirtti. Hangi soruyu gündeme getirdi: “Daha tipik spiral uç büyümesi bitki için ne yapar?

Araştırmacıların 100 saatlik büyümeyi kaydettikleri görüntüler:

Benfey, bitkilerdeki sargı hareketlerinin 150 yıl önce bile “Charles Darwin’i büyüleyen bir fenomen” olduğunu söyledi. Sürgünler söz konusu olduğunda, bariz bir fayda var: bükmek ve daire içine almak, güneş ışığına doğru tırmanırken kavrayışını kolaylaştırır. Ama bunun köklerde nasıl ve neden olduğu daha çok bir gizemdi.

Araştırmacılar, tohumların filizlenmesinin zor olduğunu söylüyor. Eğer hayatta kalırlarsa, ortaya çıkan ilk küçük kök bitkiye demir atmalı ve bitkinin büyümesi için ihtiyaç duyduğu su ve besin maddelerini bulabilmek için aşağıya doğru arayışa geçmelidir.

Bitki kökleri toprakta nasıl ilerliyor? Bunun cevabı için bir çok araştırmacı bir araya geldi

Bu durumda araştırmacıları düşündürdü: Belki de kök uçlarında meydana gelen bu sarmal büyüme bir arama stratejisidir.

Georgia Tech’teki fizik profesörü Daniel Goldman’ın laboratuvarında yapılan deneylerde, delikli bir plastik plaka üzerinde büyüyen normal ve mutant pirinç köklerinin gözlemleri, normal sarmal köklerin bir delik bulup diğer tarafa doğru büyümesinin üç kat daha fazla olduğunu ortaya koydu.

Georgia Tech ve California Üniversitesi’nden Santa Barbara, ucundan bir kök gibi açılan ve düzensiz aralıklı mandallardan oluşan bir engel parkurunda onu serbest bırakan yumuşak, bükülebilir bir robot yaptı.

Robotu oluşturmak için ekip iki şişirilebilir plastik tüp aldı ve bunları iç içe yerleştirdi. Hava basıncının değiştirilmesi, yumuşak iç boruyu içten dışa doğru iterek robotun uçtan uzamasını sağladı. Karşıt yapay “kas” çiftlerinin kasılması, robot büyüdükçe ucunun bir yandan diğer yana bükülmesine neden oldu.

Bitki Kökleri Toprakta Nasıl İlerliyor?
Bitki Kökleri Toprakta Nasıl İlerliyor?

Sofistike sensörler veya kontroller olmasa bile, robotik kök, engelleri aşmayı ve mandalların arasından bir yol bulmayı başardı. Ancak yan yana bükülme durduğunda, robot hızla bir çiviye sıkıştı.

Son olarak ekip, toprakta bir kökün gerçekten karşılaşacağı engelleri test etmek için beyzbol sahalarında kullanılan bir toprak karışımında normal ve mutant pirinç tohumları yetiştirdi. Yeterince kesin, mutantlar köklerini tutmakta zorlanırken, spiral büyüyen uçlara sahip normal kökler delip geçebildi.

Bir kök ucunun tirbuşon büyümesi, araştırmacıların dalga benzeri bir modelde büyüyen bir kökün ucu etrafında hareket edebileceğini düşündüğü bir büyüme maddesi olan bitki hormonu oksin tarafından koordine edilir. Kökün bir tarafında oksin birikmesi, bu hücrelerin diğer taraftakinden daha az uzamasına neden olur ve kök ucu bu yönde bükülür.

Araştırmacılar, HK1 mutasyonunu taşıyan bitkilerin, oksinin hücreden hücreye taşınma şeklindeki bir kusur nedeniyle dans edemediğini buldu. Bu hormonu bloke eder ve kökler dönme yeteneklerini kaybeder.

Çalışma, bilim insanlarının köklerin sert, sıkıştırılmış toprakta nasıl büyüdüğünü anlamalarına yardımcı oluyor.


Kaynak: Time-lapse reveals the hidden dance of roots – Erişim Tarihi: 20/02/2021

Çeviri ve Derleme: Popüler Tarım

İleri Okuma: Isaiah Taylor et al, Mechanism and function of root circumnutation, Proceedings of the National Academy of Sciences (2021). DOI: 10.1073/pnas.2018940118

Bu içerik PopulerTarim.com tarafından oluşturulmuştur. PopulerTarim.com'un belirtmiş olduğu "Kullanım İzinleri" ne bağlı kalmak kaydıyla kullanabilirsiniz.
Konu Hakkındaki Düşünceleriniz? Yorumla...

E-posta hesabınız yayımlanmayacak.

Yorum yaptığınız için teşekkür ederiz.