Bitkiler için en önemli besin elementlerinin başında fosfor gelmektedir. Fosfor, önemli bir besin elementi olmasının yanında; bitkinin bağışıklık sistemi, bitki tohumlarının sağlıklı gelişimi ve bitki kökünün büyümesi için de büyük bir gerekliliktir. Yapılan araştırmalar neticesinde, bitki bünyesinde bulunan fosfat durumunun mantarların kök simbiyozuyla nasıl yönlendirilebildiği görüldü.
Bitkileri, fosfatın daha iyi emilmesi adına toprak mantarlarıyla etkileşime girmektedir. Bu durumda bitkiler daha verimli bir şekilde fosfatı emebilmektedir. Arbuskülermikoriza (AM), fosfat emilimi için bitkilerin yüzde sekseninden daha fazlası tarafından kullanılmaktadır. Arbuskülermikoriza kullanımıyla mantarlar, köklerde bulunan korteks hücrelerine nüfuz ederek toprakta hif ağının oluşmasını sağlamaktadır. Hif ağlarının oluşmasıyla topraktan fosfat alımı daha da kolaylaşmaktadır. Bununla birlikte doğrudan kök hücrelere giren fosforlar, arbuskül adı verilen mantar yapılarıyla kök hücrelere dağılımı sürdürmektedir.
Başlıklar
Bitkilerin Simbiyoz İlişki Kurulumunu Düzenlemesi
Caroline Gutjahr: “Bitki, ortakyaşamın oluşumunu kendi fizyolojik durumuna göre düzenleyebilir. Bitkilerin ortakyaşama olan ihtiyacı daha çok düşük fosfat durumundadır. Bitki, yeterli fosfat durumuna sahip olduğunda, ortakyaşam bitki tarafından engellenmektedir.” Açıklamasında bulunmuştur. TUM’da bulunan bir Bitki Genetiği Profesörü de: “bu durum ancak bitkinin mantara sağlamış olduğu organik karbonun korunması için olur.” Bu konudaki kendi fikrini belirtmiştir. Bitkiler ve mantarlardaki söz konusu simbiyoz dengesi ilk olarak 50 yıl önce gözlemlenmiştir. Ancak şu anın aksine o zamanlar yüksek fosfat durumunda oluşan arbusküler mikorizayı inhibe eden moleküllerin varlığı bilinmemekteydi.
PHR adına sahip bir protein, süreç içerisindeki en önemli transkripsiyon faktörleri arasındadır. Transkripsiyon faktörleri, DNA’nın mRNA’ya kopyalanmasını kontrol eden ve böylelikle bitkide yeteri kadar protein oluşmasını sağlayan proteinlerdir. PHR proteini, bitkinin fosfat eksikliğine yanıt vermesini sağlayan ve bu sürecin daha hızlı yürümesini sağlayan genlerin çalışmasını sağlamaktadır. Bu durum, PHR’nin bitkiler için olmazsa olmaz olduğunu kanıtlar niteliktedir.
Pirinç Gelişiminde PHR’nin Önemi
Prof. Gutjahr: “Arbusküler mikoriza oluşumunun nasıl fosfat mevcuduna bağlı olarak düzenlendiğini öğrenmek istedik. Ortaya attığımız hipotez, PHR’nin arbusküler mikoriza oluşumunu etkileyeceği yönündeydi.” Açıklamasıyla PHR’nin ne kadar önemli olduğunu bir kez daha yineledi. Bununla birlikte pirinç ve baklagil türü olan Lotus japonicus üzerinde çeşitli laboratuvar deneyleri yapılmıştır. Laboratuvar deneylerinin yanı sıra pirinç tarlalarında bulunan topraklarda da çeşitli deneyler gerçekleştirildi. Bu deneyler sonucunda, normal tahıl veriminin sağlanması amacıyla toprak fosfatının düşük olduğunda AM simbiyozunun teşvik edilmesi için PHR’nin zorunlu olduğu kanısına varıldı.
PHR’nin yalnızca klasik fosfat eksikliği genlerini değil, aynı zamanda AM’nin kurulması ve işlevsel olması için gerekli olan bir protein olduğu düşüncesi bir kez daha kanıtlandı.
AM Simbiyozu Sürdürülebilir Tarım İçin Büyük Potansiyel
AM simbiyozu, suni gübre ihtiyacını azaltmaktadır. Ek olarak bu simbiyot, sürdürülebilir tarım için muhteşem bir potansiyele de sahiptir. Prof. Gutjahr: “Sonuca vardığımız bu deneyler, seçici üreme veya gen düzenleme yoluyla bitkilerin duyarlılığını değiştirmek için kullanılabilir.” Açıklamasında bulunmuştur. Bu da sürdürülebilir tarım için AM simbiyozunun ne kadar gerekli olduğunu bizlere göstermektedir.
AM’nin bitkilere sağladığı tek avantaj, gelişmiş fosfat alımı değildir. AM, aynı zamanda; azot, potasyum ve sülfat gibi diğer besinlerin emilimini de desteklemektedir. Bununla birlikte kuraklık gibi bitkilerin strese girmesini sağlayan faktörlere karşı bitkilerin direncini artırmaktadır. Bitki Genetiği Profesörlerinin yaptığı açıklamalara göre, PHR’nin ayarlanmasıyla fosfat duyarlılığının azaltılabilir olması konuşulmaktadır. Bu gelişmeyle birlikte topraktaki yüksek fosfat konsantrasyonları, simbiyozu destekleyebilir düzeye gelebilmektedir. Böylece bu desteğin faydası, tarımsal üretim için kullanılabilecektir.
Kaynaklar
- https://www.nature.com/articles/s41467-022-27976-8
