Molekül beyni ayrıntılı büyüme sürecini yönetir.
UC Riverside liderliğindeki bir araştırma ekibi, ilk kez küçük bir molekülün tek bir hücreyi ağaç kadar büyük bir şeye dönüştürmesinin bir yolunu gösterdi.
Yarım yüzyıldır bilim adamları, tüm bitkilerin büyümek için bu moleküle, oksin’e bağlı olduğunu biliyorlardı. Şimdiye kadar, oksinin büyümeyi nasıl harekete geçirdiğini tam olarak anlamadılar.
Oksin kelimesi, “büyümek” anlamına gelen Yunanca “auxein” kelimesinden türetilmiştir. Oksinin bitki büyümesini düzenlemek için kullandığı iki ana yol vardır ve bunlardan biri şimdi yeni bir Doğa dergi makalesi.
Bitki hücreleri, birincil katmanı üç ana bileşene sahip olan kabuk benzeri hücre duvarlarıyla çevrilidir: selüloz, hemiselüloz ve pektin.
“Selüloz, yüksek bir yükseklikte inşaat demiri gibi çalışır ve geniş bir güç tabanı sağlar. UCR botanik profesörü ve araştırma ekibi lideri Zhenbiao Yang, hemiselüloz zincirleri ile güçlendirilmiş ve pektin ile mühürlenmiştir” dedi.
Bu bileşenler bitki hücrelerinin şeklini tanımlar ve Yang’ın son yirmi yıldır üzerinde çalıştığı yapboz parçası şeklindeki yaprak epidermisi hücreleri gibi bazen şaşırtıcı oluşumlarla sonuçlanır. Bu şekiller, hücreleri birbirine sıkıca yapıştırmaya yardımcı olur ve bitkiler için rüzgar gibi elementlere karşı fiziksel güç sağlar. Her şey hücre duvarları tarafından bu kadar sıkı kilitlenmişken, hareket ve büyüme nasıl mümkün olabilir?
Bir teori, bitkiler büyümeye hazır olduğunda, oksinin, hücrelerini asidik hale getirerek, bileşenler arasındaki bağları gevşeterek ve duvarların yumuşamasına ve genişlemesine izin verdiğini öne sürer. Bu teori yarım yüzyıl önce ortaya atılmıştı, ancak oksinin asitlenmeyi nasıl aktive ettiği şimdiye kadar bir sır olarak kaldı.
Yang’ın ekibi, oksinin, protonların hücre duvarlarına pompalanmasını tetikleyerek ve pH seviyelerini düşürerek bu asitliği yarattığını keşfetti. Düşük pH, selüloz ve hemiselüloz arasındaki bağlantıları parçalayarak hücrelerin genişlemesine izin verdiği için uygun şekilde adlandırılan ekspansin adlı bir proteini aktive eder.
Protonların hücre duvarına pompalanması aynı zamanda hücreye su alımını sağlayarak iç basınç oluşturur. Hücre duvarı yeterince gevşekse ve hücre içinde yeterince basınç varsa, genişler.
Yang, “Bir balon gibi, genişleme, dışarıdakilerin ne kadar kalın olduğuna ve ne kadar hava üflediğinize bağlıdır” dedi. “Hücre duvarındaki pH’ı düşürmek, hücrenin dışındaki suyun içeri girmesine izin vererek turgor basıncını ve genleşmeyi körükleyebilir.”
Oksinin büyümeyi düzenlediği bilinen iki mekanizma vardır. Biri, Yang’ın ekibinin tarif ettiği pH düşürmedir. Bir diğeri, oksinin, bitki hücrelerinin çekirdeğindeki gen ekspresyonunu açma yeteneğidir, bu da hücredeki genişleme miktarını ve diğer büyüme düzenleyici faktörleri arttırır.
İkinci mekanizma ayrıca hücrenin pH’ını düşürür ve büyümeyi kolaylaştırır. UC San Diego hücre biyolojisi profesörü Mark Estelle bu alanda önde gelen bir otoritedir. Bu diğer mekanizmayı keşfetti ve araştırdı.
“Dr. Yang’ın son çalışması, oksinin hücre genişlemesini nasıl düzenlediğine dair anlayışımızda önemli bir ilerlemeyi temsil ediyor. Estelle, hücre dışı boşluğun asitlenmesinin hücre genişlemesini desteklediği biliniyordu ancak bunun nasıl olduğu bilinmiyordu” dedi. “Eski bir sorunun çözüldüğünü görmek heyecan verici.”
Oksinin sadece bitki büyümesine “katkıda bulunduğunu” söylemek yetersiz kalır. Meyve, tohum ve kök gelişimi, sürgün dallanması ve yaprak oluşumu gibi tarım için önemli olan yönler de dahil olmak üzere, bir bitkinin büyümesinin ve gelişmesinin hemen hemen her yönü için gereklidir. Bitkinin yerçekimi ve ışığa karşı doğru tepkileri bile, sürgünler ışığa doğru büyürken köklerin aşağıya doğru inmesini sağlamak için oksine bağlıdır.
Oksinin daha derin bir şekilde anlaşılması, tarıma ve yenilenebilir enerji üretimine fayda sağlamakla kalmayıp, bir gün tıbbı da etkileyebilir. Yang, “Temel biyolojinin nasıl çalıştığını anlamak, sonunda insan sağlığı üzerinde bir etkiye sahip olabilir” dedi. “Bilgimiz genişledikçe, insanlardaki süreçlerin benzer olduğunu öğrenebiliriz.”
Referans: Wenwei Lin, Xiang Zhou, Wenxin Tang, Koji Takahashi, Xue Pan, Jiawei Dai, Hong Ren, Xiaoyue Zhu, Songqin Pan, Haiyan Zheng, William M. Gray, Tongda Xu, Toshinori Kinoshita ve Zhenbiao Yang, 27 Ekim 2021, Doğa.
DOI: 10.1038 / s41586-021-03976-4
#Bilim #İnsanları #Bitki #Büyümesinin #Arkasındaki #Yıllık #Gizemi #Çözdü