BİTKİ HORMONLARI ( fitohormonlar )
Bilimsel Süreç
1880 yılı başlarında, Julius Sachs araştırmaları sonucunda bitkinin farklı parçaları arasındaki gelişimin düzenlenmesini sağlayan “kimyasal mesajcıların” (chemical messengers) varlığını ileri sürmüştür.
Ancak, Sachs‟ın düşüncesinin esası Charles Darwin tarafından yazılmış olan “The Power of Movements in Plants” (Bitkilerde Hareketlerin Kaynağı) isimli bir kitaptan gelmektedir.
Charles Darwin ve oğlu Francis Darwin tarafından yapılmış olan, kuş yemi (Phalaris canariensis) koleoptillerinde fototropik hareketler üzerinde bazı gözlemleri bu kitapta birleştirmişlerdir. Bu kitap, bitki hormonlarının tanımlanmasına yol gösteren, bir sıçrama tahtası gibi sunulmuştur.
Sachs, bitkilerin belli yerlerinde kök, gövde, yaprak, çiçek gibi organların oluşumunda etkili olan kimyasal maddelerin sentezlendiğini ve bunların her birinin, tek bir organın büyümesinden sorumlu olduğunu ileri sürmüştü. Ancak bu gün bir bitki organındaki belli bir kısmın büyümesinde bile çeşitli hormonların birlikte etki ettikleri ve bir hormonun bitkide bir çok fizyolojik olayda rol oynadığı bilinmektedir. (Örneğin; sitokininler, sitokinezi yada hücre bölünmesini uyarırlar. Gövdeden alınan bir parankima doku parçası sitokininler olmaksızın kültüre alındığında, hücreler çok fazla büyürler fakat bölünemezler. Sitokininler tek başlarına etki gösteremezler fakat oksin ile birlikte uygulandıklarında hücreler bölünürler.)
Metabolizma, bitki yaşamı için gücü ve yapı taşlarını sağlarken, fitohormonlar (bitki hormonları) ise özel kısımlardaki gelişimin ilerleme hızını düzenlemekte ve bizim bitki olarak tanımlayacağımız yapıyı (formu) üretmek üzere bu kısımları tümleştirmektedir.
Ayrıca, fitohormonların bilimsel tarihi günümüzde de ilerlemektedir. Yakın zamana kadar, bitki büyüme ve gelişmesinin oksinler, giberellinler, sitokininler, absisik asit ve etilen olarak adlandırılan, sadece bu beş grup fitohormon tarafından düzenlendiği düşünülmekteydi. Bununla birlikte bu gün, ilk kez kolza bitkisi (Brassica napus L.) poleninden izole edilmiş ve steroidlerin bir grubu olan brassinosteroidleri fitohormonların altıncı bir grubu olarak kabul etmekteyiz.
Ek olarak brasinosteroidler kimyasal yapı olarak hayvanlarda bulunan steroid hormonlarına en benzer gruptur; bitki ve hayvan steroid hormonlarının benzer kimyasal yapıları, belirli genlerin ifade olmasında benzer etkiler göstermektedir. Şöyle ki; bitki steroidleri insanlardaki eşey hormonları gibi, aynı olan pek çok şeyi yaparlar. Bir bitkide steroid fazla olduğunda, o bitki daha büyük, daha dayanıklı ve daha kuvvetli olmaktadır.
Örneğin; mutasyon nedeniyle bitkiler steroid üretmediklerinde cüceleşirler. Steroidler aynı zamanda bitkide eşeyli üremeyi düzenlemektedirler (burada; belirli bir molekül grubunun farklı organizmalarda sinyal molekülleri olarak iş görmesi ilginçtir).
Bir bitkinin steroid sentezlemek için kullandığı enzimlerin çoğu, kendi steroid çeşitlerini üreten hayvanlarda da bulunmaktadır. Dolayısıyla bu enzimlerle ilgili bazı genlerin, bitkiler ve hayvanların bir milyar yıldan daha uzun bir süre önce ortak bir atadan dallanmaları sebebiyle korunmuş olma olasılığı vardır. Buna karşın, steroidlere yanıtlarla ilgili sinyal yolundaki moleküller, bitki ve hayvanlarda çok büyük bir farklılık göstermektedir.
Bilimsel süreçte geçmişten bu güne gelen gelişmeleri incelerken, Arabidopsis genomunun sekansının çıkartılmasıyla bu gün ve gelecekte olacak çarpıcı gelişmelere değinerek, süreci tamamlıyacağız.
Bitki biyoteknolojisinde kobay fareleri gibi kullanılan bitki Arabidopsis „tir. Şu an Arabidopsis genomu sekanslanmıştır. Bir sonraki aşama ise, yaklaşık 26.000 gen bulunan Arabidopsis‟te, bu genlerin ne yaptıklarının bulunmasıdır. Bu plan, 2010 yılına kadar 26,000 Arabidopsis geninin işlevini belirleme amaçlarını ve stratejilerini kapsamaktadır. Plan, bitkinin yaşam döneminde her bir genin ne zaman ve hangi tip hücrelerde ifade olacağını kapsamaktadır. Sonuçta her şeyi bilinen gerçek bir bitkiye sahip olunacaktır. Burada, gerçek bir bitki elde etmek için Arabidopsis kullanılmasının bir çok sebebi vardır; Yaşam döngüsü çok hızlıdır. Tohumdan tohuma yedi haftada geçebilir. Ayrıca, kendine dölektir. Her bir bitki 10.000 ila 50.000 tohum üretebilir. Bu, kalıtsal olarak aynı olan çok sayıda bitki üretebileceğimiz anlamına gelebilir. Arabidopsis aynı zamanda iyi bir araştırma bitkisidir. Çünkü bilinen en küçük bitki genomuna sahiptir. Çok sayıda gereksiz DNA‟ya sahip değildir.
Meyve olgunlaşmasında etilen hormonunun nasıl iş gördüğü, bir Arabidopsis mutantından öğrenilmiştir. Arabidopsis‟te etilen yolundan sorumlu olan aynı genler, domateste de bulunmuştur; ve bu genlerin nasıl çalıştığını anlamak olgunlaşma sürecini kontrol etmeyi sağlamaktadır.
Diğer bir uygulama ise; Arabidopsis‟te genlerin belirlenmesi sayesinde kültür bitkisi ıslahçıları, yararlı varyetelerin seçici olarak üretilmesi işleminde belirli mutasyonları nasıl kullanacaklarını anlayacaklardır. Örneğin; yabani darı normalde Texas‟ta yetişmez. Ancak ıslahçılar, Arabidopsis araştırmasına dayalı olarak, bitkide fotoreseptörü etkileyen bir mutasyonu seçmişlerdir. Bu, yabani darının, Texas‟taki tarlalarda yaşam döngüsünü tamamlamasına izin verecektir. Yani, bir referans bitkisi ve kültür bitkileri arasında bu tür bağlayıcı bilgiler çok kullanışlıdır.
Dünya nüfüsunun 2050 yılında 10 milyara ulaşacağı düşünülmektedir. Şu an bile, 6 milyar insandan 800 milyonu, kronik yetersiz beslenme ile karşı karşıyadır. Dünyadaki beslenmeyi artırmanın tek yolu kültür bitkisi ırklarının ıslahından geçmektedir. Verimlilik artışı, ya daha etkili ıslah yapmak yada genetiksel olarak değişime uğratılmış (mutant) bitkiler üretmek suretiyle, moleküler genetik uygulamalara bağlı olacaktır.
İleriki yıllarda bu gibi bilimsel verilerin geliştirilmesiyle moleküler ve genetik düzeyde bilmeceler çözülecek ve insan yaşamındaki sorunlara çözümler bulunacaktır.
Fototropizma:
Bir bitki sürgününün ışığa doğru yada ışıktan uzaklaşarak büyümesi.
Sitokinez:
Mitozdan hemen sonra, iki kardeş hücre meydana getirmek üzere sitoplazmanın bölünmesidir. Steroid: Çeşitli fonksiyonel grupların bağlandığı dört halkından oluşmuş bir karbon iskelet ile karakterize edilen lipit çeşiti.
Gen: DNA‟daki (yada bazı virüslerde RNA‟daki) özgül bir nükleotit dizisinden (sekansından) meydana gelmiş kalıtsal bilgiyi taşıyan birim. Genler (DNA) ve bunların ürünleri (proteinler) bir organizmanın kalıtsal gelişimini belirler.
Genom:
Bir organizmanın genlerinin tamamı; bir organizmanın genetik materyali.
Mutasyon: Bir genin DNA‟sında ortaya çıkan değişiklik, bu değişiklik sonunda genetik çeşitlilik meydana gelir.
Mutant fenotip: Yabanil tipe alternatif olan özellik.
Katalizör:
Kendisi harcanmaksızın tepkime hızını değiştiren bir kimyasal ajandır.
Enzim:
Katalitik bir proteindir.
Bir Bitki Hormonunun Tanımı
Hormon kelimesi uyarma anlamındadır. Tüm çok hücreli organizmalarda bulunan hormonlar, organizmanın kısımlarını kontrol eden kimyasal sinyallerdir.
Salisbury ve Ross tarafından 1992‟de yazılan Bitki Fizyolojisi (Plant Physiology) kitabının 4‟üncü baskısında bir bitki hormonu için şu tanım yapılmaktadır; “Bir bitki hormonu, bitkinin belirli bir kısmından sentezlenen organik bir bileşiktir ve çok düşük konsantrasyonlarda bitkinin başka bir kısmına taşınabilir, ve taşındığı yerde fizyolojik etkilere neden olabilir.”