Bitkiler Düzenli Tohumlama Aralığını Nasıl Sağlar

Heinrich Heine Üniversitesi Düsseldorf’tan (HHU) biyologlar tarafından yönetilen uluslararası bir araştırma ekibi, tohum oluşumunun meyve büyümesi ile nasıl koordine edildiğini inceledi. Current Biology dergisinin son sayısında, sürecin altında yatan genetik kontrol mekanizmalarını açıklıyorlar.

Bir bezelye kabuğu açarsanız, içindeki tüm bezelyelerin aynı büyüklükte ve aynı mesafede olduğunu göreceksiniz. Aynısı prenses fasulyesi, koşucu fasulyesi ve soya fasulyesi ile diğer çeşitli bezelye ve fasulyeler için de geçerlidir ve bakliyat olmayanlar için de geçerlidir. Bu şaşırtıcıdır, çünkü hem tohum boyutu hem sayısı hem de bakla boyutu bir çeşitten diğerine büyük ölçüde farklılık gösterir.

HHU Gelişim Genetiği Enstitüsü’nden Prof. Dr. Rüdiger Simon gözetiminde Almanya, Avustralya, Japonya, ABD ve İtalya merkezli bir araştırma ekibi, bu fenomenin arkasındaki genetik mekanizmaları analiz etti. Ekip, yumurtaların başlamasının ardında gerçekleşen genetik süreçleri – döllenmeden sonra tohumların ortaya çıktığı primordia – ve kabuğun büyümesini incelemek için farklı yabani thale türleri kullandı. Bu yabani çeşitler farklı yerlerden elde edilmektedir. Thale cress veya Arabidopsis thaliana, biyolojide kullanılan model bir bitkidir. Prof. Simon, “Ayrı ayrı tohumlar, besinler için birbirleriyle rekabet eder. Her bir tohumun eşit miktarda beslenmesini ve iyi gelişmesini sağlamak için, tohumların bölmede eşit mesafelerde mümkün olduğunca eşit bir şekilde yayılması önemlidir.”

Arabidopsis thaliana’nın farklı yabani çeşitleri arasında bile meyve büyüklüğünde ve tohum sayısında önemli farklılıklar vardır. Bununla birlikte, araştırmacılar, sıcaklık gibi çevresel faktörlerden bağımsız olarak, kapsüldeki tohum konumunu kontrol eden tek tip bir genetik mekanizma keşfettiler.

Ekip, tohum oluşumunun kesin olarak tanımlanmış pozisyonlarda birkaç sinyal yolu tarafından kontrol edildiğini tespit etti. Bu sinyal yolları, EPFL ailesinden küçük salgılanan proteinler tarafından aktive edilir. Bu peptitler, ERECTA ailesinden reseptörler tarafından hücre yüzeyinde tespit edilir. Peptidlerden biri olan EPFL2, gelişmekte olan yumurtalar arasında oluşturulur ve burada tohumlar arasındaki aralığı ayarlar. Bu peptidin bulunmadığı yerlerde, araştırmacılar düzensiz aralıklar buldular – yani bitişik tohumların besinler için daha fazla rekabet ettiği – hatta yumurta ikizlenmesi, bu da genellikle her iki yumurtanın tam olarak gelişmemesiyle sonuçlandı. EPFL2 ve çok yakından ilişkili bir peptid olan EPFL9 da meyve gelişimini kontrol eder. Sonuç olarak, tohum oluşumu, kabuk büyümesiyle yakından bağlantılıdır.

Çalışmanın ilk yazarı Dr. Nozomi Kawamoto, başka bir yönün altını çizdi: “Göreli bakla boyutundan ve tohum aralığından sorumlu olduğunu belirlediğimiz aynı sinyalleme maddeleri ve reseptörler, yaprak stomalarının ve mikro yapıların aralıklarından da sorumludur. tırtıklı yapraklar. ” Bir bitki, çevresi ile gaz alışverişini düzenlemek için stomaları kullanır. Dr. Kawamoto, Düsseldorf’taki Bitki Bilimleri Mükemmeliyet Kümesi CEPLAS’ın bir parçası olarak Prof. Simon’s Institute’da doktora sonrası araştırmalar yapmaktadır.