Kopenhag Üniversitesinde ki araştırmacılar, zirai bitkilerin mikorizal funguslar ile daha iyi işbirliği yapmasına yardımcı olabilecek, onlara daha geniş kök ağları sağlayacak ve fosforu absorbe etmelerine yardımcı olabilecek önemli bir geni keşfettiler. Bu keşif, tarımsal verimliliği artırma ve çevreye fayda sağlama potansiyeline sahiptir.
Danimarka’da tarımında kullanılan fosforlu gübrenin yaklaşık yüzde 70’inin toprakta biriktiği, sadece yüzde 30’unun bitkilere ulaştığı tahmin edilmektedir.
“Bir iyilik için bir iyilik(Quid pro quo)” yani mutualist yaşam; bitkilerin çoğunun mikorizal mantarlarla sahip olduğu bu “gıda topluluğu”nu bu şekilde tanımlayabiliriz. Bitkiler, yağ ve şekerle beslenirken, mantarların köklerinin arasında yaşamalarına izin verirler ve karşılığında, mantarlar, bitkiler için hayati önemi olan mineralleri (fosfor da dahil olmak üzere) yakalamak için geniş kapsamlı hiflerini (filamentli dallar) kullanırlar.
Şimdi, Kopenhag Üniversitesi Bitki ve Çevre Bilimleri Bölümündeki araştırmacılar, mantarlar ve bitkiler arasındaki bu işbirliğini düzenleyen olağanüstü bir bitki geni olan CLE53 genini keşfettiler. Bu gen, alıcı bitkilerin mikorizal mantarlarla nasıl çalışacağını kontrol eden bir mekanizmanın merkezindedir. Bu yeni bilgi, daha iyi hasat ve daha az gübre kullanımı için hizmet edebilir.
Bitki ve Çevre Bilimleri Bölümünden Yardımcı Doçent Thomas Christian de Bang “Tarımsal ürünler de dahil olmak üzere tüm bitkilerde benzer genler bulunur. Bu nedenle, bir bitkideki CLE53 genini mutasyona uğratarak veya susturarak, bir bitkinin bir mantarla simbiyotik olarak yaşaması daha olasıdır. Bitkiler toprakta önceden var olan fosforu absorbe etme konusunda geliştikçe fosforlu gübreye duyulan ihtiyacı azaltmak mümkün.”Diyor.
Araştırma Deneysel Botanik Dergisi’nde yayımlandı.
Fosfor Gübrelemesinin Yüzde Yetmişi Bitkilere Ulaşmıyor
Fosfor tüm bitkiler için hayati önem taşır. Bununla birlikte, tarımda fosfor kullanımıyla ilgili sorun, gübreleme için mahsullerin emebileceğinden daha fazla uygulanmasıdır. Danimarka tarımında kullanılan fosforlu gübrenin yüzde 70’inin toprakta biriktiği tahmin edilirken, sadece yüzde 30’unun bitkilere ulaştığı tahmin edilmektedir. Yağmurla birlikte biriken fosforun bir kısmının derelere, göllere ve denize deşarj edilme riski de her zaman mevcut.
Paradoksal olarak araştırmacılar, topraktaki fosfor seviyeleri yüksek olduğunda, bitkilerin mantarlarla işbirliği yapma olasılığının daha düşük olduğunu, yani topraktaki besinleri emmede daha kötü bir hale geldiklerini gözlemlediler.
Thomas Christian de Bang “Bir dizi deney yoluyla, bir bitkinin fosfor noksanlığı olduğu takdirde CLE53 genini üretmediğini gözlemledik. Bununla beraber, bir bitkideki fosfor seviyeleri yüksek olduğunda, bitki zaten bir mantarla simbiyotik olarak yaşıyordur. Çalışmamız, CLE53 geninin bir bitkinin bir mantar ile simbiyotik yaşama girmesi ve böylece fosforu en etkili şekilde absorbe etme yeteneği üzerinde olumsuz bir etkiye sahip olduğunu gösteriyor “diyor.
CRISPR Onay Gerektiriyor
Bitkilerin genomik olarak düzenlenmesi AB dışındaki bazı ülkelerde (örneğin Çin, ABD, İsviçre ve İngiltere) yasaldır. Bununla birlikte, AB içinde bitki ve gıda maddelerini değiştirmek için CRISPR gibi gen düzenleme yöntemlerinin genel bir kabulü yoktur.
Bu nedenle, araştırmacıların keşfinin şimdilik Danimarka ve AB’nin geri kalanında kullanılma şansı düşük. Thomas Christian de Bang “Teknolojiyi dünyanın diğer bölgelerinde kullanabilirsiniz ve bu çalışmalara başlamak nispeten basit olacaktır. Tahminimce beş yıl içinde bitkiler mantarlarla daha rahat bir şekilde simbiyotik olarak yaşayabilecek ve daha fazla fosfor absorbe edebilecek şekilde dizayn edilip, test edelecek ve saf bir hale gelecektir. Burada Danimarka’da ve AB genelinde gen düzenlemesi için bir kabulün olması için bu tür bitkiler için onay prosedürlerinin değiştirilmiş olması gerekiyor .”Diyor.
Gerçekler
Tüm bitkilerin% 90’ı, halk tarafından söylenen mikorhizal mantarlarla simbiyotik ilişkilerde bulunur, bitkilerin kök ağlarını genişletir, böylece yeterli fosfor, su ve diğer besinleri elde etmelerine yardımcı olur.
Mikorhizal mantarların topraktan fosfor çıkarma yeteneğinden yararlanmak için, bir bitki onu yağ ve şekerle beslemelidir. Bitki üzerindeki mantarlara çok fazla enerji harcamaktan kaçınmak için, örneğin; yüksek fosfor seviyelerinde yaşıyorsa veya bir mantar tarafından zaten kolonize edilmişse, bitki simbiyoz yaşamı sonlandırabilir.
Danimarka’daki çiftliklerde hektar başına yaklaşık 30 kilo fosfor kullandığı tahmin edilmekte. Bunun yaklaşık yüzde 30’u ekinlere giderken, geri kalan yüzde 70’i toprakta kalmaktadır. Yağmurla, bu biriken fosforun bir kısmı yüzey akışı yoluyla, yakındaki akarsulara, göllere ve denize akar. Bu yosunların büyümesini artırır bu durum hem bitkileri hem de vahşi yaşamı öldürebilir.
Fosfor, sonunda tükenmesi beklenen sınırlı bir doğal kaynaktır. Araştırma Novo Nordisk Vakfı ve Kopenhag Üniversitesi tarafından finanse edilmektedir. Önceki araştırmalar, baklagiller ve rizobium bakterileri arasındaki simbiyoz yaşam için benzer bir mekanizmanında var olduğunu göstermiştir. Bu, araştırmacıların şimdi keşfetmiş oldukları genden farklı da olsa bir CLE geni de içeriyordu.
Kaynak: sciencedaily.com