Fitokrom, mavi renkli bir protein pigmentidir ve yaklaşık 125kDa ağırlığındadır. Kırmızı ışıkla (650-680nm) aktif hale geçen ve kızılötesi ışınlarla (710-740 nm) eski haline dönüş yapan bir proteindir. Bu protein ilk olarak çimlenen tohumlar üzerinde gözlemlenmiştir. Yapılan bir deneyde marul tohumunun kırmızı ışığa maruz bırakıldığında %100’e yakın çimlenme görülürken, kızılötesi ışığına maruz bırakıldığında ise bu çimlenme oranı sıfıra kadar inmiştir. Bu etki sıralı olarak da denenmiştir. Örneğin; kırmızı-kızılötesi-kırmızı şeklinde yapılan deneyde çimlenme % 100’e yakın gerçekleşmiş olup; kırmızı-kızılötesi-kırmızı-kızılötesi şeklinde yapılan deneyde bu çimlenme oranı sıfıra kadar gerilemiştir. Yani bu iki ışıkla fitokromlar antigonostik (zıt) olarak çalışmaktadırlar.
Genel olarak, değişen ışık koşullarında bitkinin adaptasyonunu sağlar, tohum çimlenmesini, bitkilerin gölgeden kaçmasını, çiçeklenme zamanını ve bunun gibi birçok fizyolojik-morfolojik durumu kontrol eder.
Birkaç bitki hariç hemen hemen hepsi için güneş ışığı bitkilerin var olmaları için yaşamsal öneme sahiptir. Işık, bitkilere karbonhidrat sentezlenmesinde kullanılan karbon dioksit ve su moleküllerini parçalamaları için gerekli enerjiyi sağlar. Bitkilerin kendi ışık ortamlarına inanılmaz derece uyumlandırılmış olmalarına şaşırmak gerek. Bitkiler ışığa doğru büyümelerinin yanı sıra onun için rekabet ederler ve ışıksız yaşayamazlar. Tam olarak bitkilerin (aynı zamanda birçok bakteri ve hatta bazı mantarların) ışığı nasıl algıladığını gözlemlemek oldukça merak uyandırıcıdır. Kimyasal özellikler için açma / kapama anahtarı gibi işlev gören, “fitokrom” adı verilen küçük bir protein ailesi içerir.
Fitokrom proteinlerinin aktivitesi oldukça karmaşık olabilir. Aslında, bu sistemin birçok yönü hala (bir çok şeyi bilmemize rağmen) keşfedilmeyi bekliyor. Yine de, fitokrom sisteminin ışıkla nasıl bir ilişkisinin olduğunu çok iyi biliyoruz; kırmızı ışık bu olayın kilit noktası. Saf güneş ışığı, beyaz ışıktır. Görünür ışık yelpazesindeki tüm dalga boylarını içerir. Fitokrom bu spektrumun (görünür ışık) iki alanına tepki verir: 667 nm kırmızı dalga boyu ve yaklaşık 730 nm uzak-kırmızı dalga boyları.
Bu spektrum aralığı, fotosentez için yeterli ışığın olup olmadığını değerlendirmede oldukça yararlıdır. Filtrelenmemiş güneş ışığı en kırmızı ışığı içerir. Güneş, yapraklar, binalar arasından geçerken veya güneş batarken, uzak kırmızı ışığın oranı artar. Uzak-kırmızı ışık, fotosentez için elverişli değildir. Bu nedenle, fotosentez yapan canlıların hayatta kalması, kırmızı ve uzak-kırmızı ışığın göreceli olarak bolluğunu anlayabilmelerine bağlıdır. İşte fitokrom sistemi tam da bu noktada devreye giriyor. Fitokromun, aktif form ve aktif olmayan form olmak üzere iki biçimi vardır. Aktif olmayan form kırmızı dalga boylarını emdiğinde aktif forma dönüşür. Bu, bitkiye fizyolojik aktivite için yeterli ışık olduğunu bildiren formdur. Aktif formdaki dalga boylarının oranı (bir bitki gölgeli olduğunda veya güneş battığında olduğu gibi) uzak kırmızı dalga boylarının hakimiyeti altına girdiğinde fitokrom aktif olmayan haline geri dönüştürülür. Bu da, bitkinin içindeki fizyolojik faaliyetlerin çoğunu kapatması için sinyal gönderir.
Bu açma kapama anahtarı, bitkilerin büyümeden çiçeklenmeye kadar her şeyini düzenlemektedir. Aktif formun, aktif olmayan forma oranı, bazı bitkilere yılın hangi saatinde olduğunu söyleyebilir. Dokularında daha aktif olmayan bir şekil varsa, bitki günlerin daha da uzadığını “bilebilir”. Fitokrom ayrıca, bir bitkinin üreteceği yaprak sayısı ve boyutu ile de ilgilidir. Benzer şekilde, bitkilerin komşuları tarafından gölgede kalmalarını anlamalarında da fitokrom rol oynar. Komşu bitkilerin sayısı ne kadar artarsa, gelen güneş ışığı daha fazla filtrelenir ve uzak kırmızı ışığın oranının artmasına neden olur. Tohum çimlenme sürecinde de yine fitokromlar etkilidir. Depolarında yeterli besin bulunmayan küçük tohumlar, çimlenebilmek için fitokromun aktif forma dönüşmesini beklerler. Bunu yaparken, gölgede ya da toprağın çok altında çimlenmek gibi bir riske girmezler.
Bilim insanları, fitokrom sisteminin bitkilerde bu kadar çok fonksiyonu nasıl düzenleyebildiğini tam olarak anlamaya çalışıyorlar. Fitokromlar, bazı durumlarda bitki hücrelerinin sitoplazmasındaki moleküller ile doğrudan etkileşime girebilir. Diğer durumlarda ise, çekirdeğe taşınarak belirli genleri açıp kapatabiliyorlar. Bildiğimiz şey, fitokrom sistemi sadece bitkiler için değil, tüm yaşam için hayati önem taşımaktadır. Çünkü bitkiler olmadan bu gezegende yaşam olamazdı.
Kaynak ve Çeviri: Popüler Tarım
Yararlanılan Kaynaklar:
1- http://www.indefenseofplants.com/blog/2017/7/8/how-plants-perceive-light
2- http://plantekno.com/fitokrom-nedir-cesitleri-ve-gorevleri-nelerdir/
Daha Fazla Kaynak
1- Fitokrom ve Bitki Gelişmesinin Işık Tarafından Denetlenmesi
2- Bitkilerde Fitokrom Sistemi