Araştırmaya göre sıcak hava bitkilerin bağışıklık sistemini zayıflatıyor

Bilim insanları, sıcaklıkların yükselmesi durumunda bitkilerin neden hastalıklara karşı daha savunmasız hale geldiğini uzun süredir anlamaya çalışıyorlar.

İlgili araştırmalar devam ederken, dünyanın dört bir yanındaki üniversitelerden bir grup araştırmacı, sıcak havalarda bitkilerin patojenlere karşı savunma yeteneğini geri kazanmanın yollarını aradı.

İklim değişikliği hızlandıkça, laboratuvarda öğrendiklerimizi daha hızlı bir şekilde sahaya uygulamak için baskı altında kalacağız. Genetiği değiştirilmiş bitkilerin daha fazla kabul görmeden bunu nasıl başaracağımızı bilmiyorum. – Marc Nishimura, bitki bağışıklığı araştırmacısı, Colorado Eyalet Üniversitesi

Araştırma ekibine liderlik eden Duke Üniversitesi bitki biyoloğu Sheng-Yang He, “Bitkiler, bazal bağışıklık seviyeleri düştüğü için sıcak havalarda çok daha fazla enfeksiyona maruz kalır” dedi. “Bu yüzden, bitkiler sıcağı nasıl hissederler bilmek istedik. Ve bitkileri sıcağa dayanıklı hale getirmek için bunu gerçekten düzeltebilir miyiz?”

Nature dergisinde yayınlanan çalışma, bitki biyologları tarafından “bitkilerin laboratuvar faresi” olarak kabul edilen ve yaygın olarak fare kulağı teresi olarak bilinen mütevazı bir yabani ot olan Arabidopsis thaliana’ya odaklandı. Arabidopsis thaliana, yol kenarlarında, açık yollarda ve boş arazilerde yetişir ve kısa yaşam döngüsü ile kısa ve değiştirilmesi kolay genomu nedeniyle dünya çapında deneylerde kullanılır.

Ayrıca bakınız: Sürdürülebilir Tarımın Anahtarı: Bitkilerin Çevresel Stres Faktörlerine Tepkilerinin İncelenmesi

Bilim adamları, Arabidopsis thaliana'nın ana savunma hormonunun, başlıca tarım ürünleri de dahil olmak üzere birçok bitki tarafından hastalığa direnmek için kullanılan salisilik asit olduğunu söyledi. Ancak, sıcaklık birkaç derece yükseldiğinde salisilik asit üretimi bozulabilir.

Araştırmacılar, "İklim değişikliğiyle ilişkili aşırı hava koşulları, bulaşıcı hastalıklara karşı tepki dahil olmak üzere bitki ve hayvan yaşamının birçok yönünü etkiliyor" diye yazdı. "Bitkilerin temel savunma hormonu olan salisilik asit üretimi, bilinmeyen bir mekanizma yoluyla, normal bitki büyüme sıcaklığı aralığının üzerindeki kısa süreli sıcak hava koşulları tarafından baskılanmaya özellikle yatkındır."

Yıllar süren laboratuvar çalışmalarının ardından araştırmacılar, sıcaklık yükseldiğinde bitkilerde salisilik asit hormonunun üretimini durdurarak savunma mekanizmalarını etkisiz hale getiren CBP60g genini izole ettiler. Çözüm, daha yüksek sıcaklıklarda bitkinin savunmasını geri kazanmak için geni genetik olarak atladı.

Kanada'daki Wilfrid Laurier Üniversitesi'nde biyolog ve çalışmanın ortak yazarı olan Christian Danve Castroverde, Olive Oil Times'a "Bu, yıllarca süren ve birçok kurumun katılımıyla gerçekleştirilen bir çabaydı" dedi.

“2013 yılında, kısa süreli yüksek sıcaklıkların, Arabidopsis bitkilerinin Pseudomonas syringae adlı bir bakterinin neden olduğu enfeksiyona karşı hormon savunmasını önemli ölçüde etkilediğini keşfettik,” diye ekledi. “Birkaç yıl sonra, sıcak hava koşullarının Arabidopsis bağışıklığını nasıl bastırdığının moleküler temelini belirlemeyi başardık.”

Araştırmacılar, laboratuvarda bir ‘promotör’ ekleyerek geni atladılar. Kısa DNA dizisi, geni transkripsiyona zorlayarak (DNA dizisini bir RNA molekülüne kopyalayarak), Arabidopsis thaliana’nın salisilik asit hormonu üretme yeteneğini geri kazandırdı.

Araştırmacılar, “Salisilik asit reseptörü ve biyosentetik genler de dahil olmak üzere, optimize edilmiş CBP60g ekspresyonu, yüksek büyüme sıcaklığında salisilik asit üretimini, bazal bağışıklığı ve efektör tetiklemeli bağışıklığı, önemli bir büyüme kaybı olmadan geniş ölçüde geri kazanmak için yeterliydi” diye yazdı.

Ayrıca bakınız: Araştırmacılar, Yüksek Sıcaklıklara En İyi Uyum Sağlayan Zeytin Çeşitlerini Belirlemek İçin Çalışıyor

Ekip, kolza gibi gıda bitkilerinde gen modifikasyonu testlerine başladı. Ayrıca buğday ve patates dahil olmak üzere daha fazla bitki üzerinde deneyler yapmayı planlıyorlar. Ancak Castroverde, bu düzeltmeyi büyük ölçekte uygulamadan önce önemli miktarda saha araştırması yapılması gerektiğini söyledi.

“Birçok bitkide CBP60g benzeri genler bulunur ve bunların çoğu salisilik asit üretme kapasitesine sahiptir,” dedi. “Görünüşe göre bitkiler zaten cephaneliklerinde bir silaha sahip. Şu anki zorluğumuz, bu gücü kullanıma sokmak. Tarımsal uygulamalar açısından, saha denemelerinde başarılı sonuçlar elde edene kadar beklememiz gerektiğini düşünüyorum.”

Bununla birlikte, araştırma ekibi tarafından bitki bağışıklık sistemini restore etmek için önerilen bu özel çözüm, tüketicilerin gıdalarında daha fazla genetik manipülasyonu kabul etmeye hazır olduğunu varsayıyor.

“İklim değişikliği hızlandıkça, laboratuvarda öğrendiklerimizi daha hızlı bir şekilde tarlaya aktarmak için baskı altında kalacağız,” dedi araştırmaya dahil olmayan Colorado Eyalet Üniversitesi’nden bitki bağışıklığı uzmanı Marc Nishimura. “Genetiği değiştirilmiş bitkilerin daha fazla kabul görmeden bunu nasıl başaracağımızı göremiyorum.”

Haziran ayında Hong Kong Çin Üniversitesi araştırmacıları tarafından yayınlanan bir başka çalışma, ozon kirliliği ve iklim değişikliğinin etkileri nedeniyle 2050 yılına kadar küresel olarak mahsul veriminin yüzde 20 azalabileceği uyarısında bulundu

Araştırmacılar, Arabidopsis thaliana'nın sıcağa karşı savunmasını geri kazanmada başarılı olmalarına rağmen, iklim ısınmasının bitki bağışıklık sisteminin etkinliğini nasıl etkilediğine dair anlayıştaki boşluğun “gelecekteki tarımsal verimlilik, ekosistem koruma ve yeni bitki hastalığı salgınlarının ortaya çıkması açısından önemli bir endişe kaynağı” olduğunu vurguladılar.

Ancak, sonuçlarının gelecekte mahsullerin daha dirençli hale geleceğine işaret ettiğini de eklediler.

Duke Üniversitesi'nden bitki biyoloğu He, "Sıcak havalarda bitkinin bağışıklık sistemini daha sağlam hale getirebildik" dedi. "Bu durum tarım bitkileri için de geçerliyse, bu gerçekten çok önemli bir gelişme çünkü o zaman elimizde çok güçlü bir silah olur."

• Wired
• Earth

---