Bitkilerin çiçeklerinde, yapraklarında ve dallarında bulunan ışık almaçlarının bitki büyümesini düzenlediği uzun süredir biliniyor. Ancak köklerde de var olan bu almaçların, yeraltının karanlığında tam olarak ışığı nasıl algıladıkları açıklığa kavuşmamıştı.

Güney Kore'de bulunan Seul Ulusal Üniversitesi'nden Hyo-Jun Lee ve çalışma arkadaşları, hardal ağacı familyasından küçük bir çiçekli bitki olan Arabidopsis thaliana bitkisi üzerinde yaptıkları araştırmalar sonucunda ilginç bir sonuca ulaştı.

Ekip, bitki sapının tıpkı bir fiber optik kablo gibi davrandığını fark etti. Sap, güneş ışığını doğrudan aşağıya doğru, köklerde bulunan ve fitokrom (İng. phytochrome) adı verilen ışık almaçlarına iletiyor. Böylece HY5 adı verilen bir proteinin üretimi tetikleniyor. Bu protein köklerin sağlıklı büyümesini sağlıyor.

Bitki üzerinde yapılan deneylerden birinde, bitkinin fitokrom mutasyonu geçirmesi sağlandığında, HY5 üretiminde düşüş olduğu saptandı. Bitkiler HY5 mutasyonuna uğradığında ise köklerinin büyümesinin durduğu ve tuhaf açılar yaptığı görüldü.

Işık mı, Kimyasallar mı?

Bilimciler, ışığın bitki boyunca doğrudan mı iletildiği yoksa köklere giden sinyalleyici kimyasalları mı etkinleştirdiğini anlamak için bitki sapına optik fiber aracılığıyla bir ışık kaynağı taktı. Köklerin ucundaki bir yeraltı algıcı (dedektörü), ışığın bitki boyunca iletildiğini doğruladı.

Dahası, A. thaliana örneklerine karanlık ortamda yaygın bilinen sukroz gibi bitki sinyalleyici kimyasalları uyguladıklarında, kök büyümesinde dikkate değer bir artış gözlemlenmedi. Bu da böyle kimyasalların büyümeyi tetiklemediğine işaret ediyor.

Bitki boyunca en verimli biçimde ilerleyen ışığın kırmızı ışık olduğu saptandı. Lee, bu gibi uzun dalga boylu ışığın, daha kısa dalga boylu olan mavi ve yeşil ışıktan daha uzağa gidebileceği için tercih edilebilir olacağını belirtiyor. Bununla birlikte, ışığın yoğunluğu topraktaki canlıların köklerin ışıldamasını göremeyeceği kadar ya da bakterilerin fotosentez için kullanamayacağı kadar düşük olacağını ekliyor.

Yaygın Bir İşlev mi?

Bitkilerin büyük bölümünde fitokromlar bulunuyor. Bu durum, güneş ışığını doğrudan köklere göndermenin kök büyümesini optimize etmek için yaygın kullanılan bir mekanizma olduğunu akla getiriyor. Bu, ışık sinyallemesi kimyasal sinyallemeden daha hızlı olduğundan akla yatkın. Ancak bu çalışma, söz konusu varsayıma ilişkin kesin bir kanıt sunmuyor.

Araştırmacılar, bitkilerin ışık almaya başlamasından 2 saat kadar sonra kök fitokromlarının etkinleştiğini buldu. Bu, ışığın doğrudan gönderilmesi durumunda beklenecek olandan daha uzun bir süre. Çalışmada, bunun yanı sıra, ışık, sap ve kökler arasında aracılık edebilecek sadece bir avuç sinyalleyici kimyasalın incelendiğini de akılda tutmak gerek. Dolayısıyla hareketli aracı sinyal olasılığını bütünüyle devre dışı bırakmak için henüz erken.

---

Kaynak: New Scientist, "Plants ‘see’ underground by channelling light to their roots"
<https://www.newscientist.com/article/2111027-plants-see-underground-by-channelling-light-to-their-roots/>

İlgili Makale: Science Signaling, DOI: 10.1126/scisignal.aaf6530
<http://www.dx.doi.org/10.1126/scisignal.aaf6530>

---