Bir bitki gelişim biyolojisi uzmanı Vinod Kumar, “yağlı tohum tecavüzleri gibi pek çok mahsulde, prematüre tohum dağılımı, ürün kaybının en büyük nedenlerinden biridir. İklim değişikliği bağlamında bu durum giderek ağırlaşabilir” diyor. İngiltere’deki Norwich’teki John Innes Merkezi. “Bu çalışma, ısınmakta olan dünyadaki bitki üretiminin potansiyel kırılganlıklarını ortaya koyuyor ve bu soruna hitap etmenin yolunu açıyor.”
Bitkiler, bir dizi çevresel koşula uyacak şekilde ömür devrelerini ayarlamak için olağanüstü bir kabiliyete sahiptir. Örneğin, hava ve sıcaklıkta günlük değişiklikler olmasına rağmen, tohumların salınımı mevsimsel koşullarla uyumlu olarak kalır.
John Ines Center’da bitki genetik uzmanı olan kıdemli yazar Lars Østergaard, “Tohum dağılımı, bitkileri gıda üretimi için evcilleştirirken kontrol edilmesi gereken önemli bir özelliğidir” diyor. “Bitki performansını etkileyen iklim değişikliği ihtimaliyle birlikte, sıcaklık gibi çevresel sinyallerin tohum dağılımını nasıl etkilediğini anlamak istedik.”
Bir ipucu, Brassicaceae (hardal veya lahana) ailesine ait Arabidopsis bitkilerinin yüksek sıcaklıklarda yetiştirildiklerinde olgunlaşmalarını ve tohum kabuklarını daha hızlı açmalarının gözleminden geldi. Bu gözlemden esinlenerek, Kumar ve Østergaard’la doktora sonrası araştırmacı olan ve araştırmanın ilk yazarı olan Xin-Ran Li, araştırmak için yola çıktı.
22ºC’den 27ºC’ye çıkan sıcaklık artışının, Arabidopsis bitkilerinde ve bitkisel yağda anahtar bir bileşen olan yağlı tohum tecavüzcüsü gibi önemli Brassicaceae bitkilerinde pod parçalanması ve tohum dağılımını hızlandırdığını tespit ettiler. Üstelik, yükseltilmiş sıcaklık, tohumluk dokusunun gelişimini düzenleyen ve meyve açılmasını teşvik ettiği bilinen, Katılan genin ekspresyonunu arttırarak tohum dağılımını hızlandırdı.
Li, “Bu gibi mekanizmaların çimlenme için zamanında ve iklimsel açıdan en uygun koşullar altında tohumların bırakılmasını sağlamak için dağılımın mevsimsel zamanlamasını kolaylaştırmak için evrimleştiğini düşünüyoruz” dedi. “Vahşi doğada erkenci olgunlaşma ve dağılmada belki de seçici bir avantaj olabilir.”
Evrimsel sonuçların ötesinde bulgular, önemli ürünlerin verimini korumak için geniş bir önem arz edebilir. Yağlı tohum tecavüzleri dünyadaki en büyük bitkisel yağ kaynaklarından biridir ve aynı zamanda biyoyakıt ve hayvancılık için de kullanılır. Daha genel olarak, Brassicaceae ailesi lahana, hardal, brokoli, karnabahar, kolza yeşillikleri, Brüksel lahanası, bok choy, lahana, şalg, turp ve rutabaga gibi ekonomik açıdan değerli tarımsal ürünler içerir.
Kumar, “Model bitki Arabidopsis’te bulduğumuz şeyin hem yağ tohumu tecavüzü hem de Brassicaceae familyasından evcilleştirilmemiş türler gibi her iki mahsul için de geçerli olduğunu keşfedilmesinden heyecanlandık” dedi. “Bu bulguların hem vahşi hem de sahadaki önemini vurguluyor.”
Araştırma ekibi, yaptıkları çalışmalardan yola çıkarak, küresel ısınma için bitkiler hazırlamak için yeni stratejiler önermektedir. Örneğin, bitki yetiştirme çabaları iklim değişikliğiyle mücadele edebilen sıcaklığa dirençli çeşitlerin geliştirilmesine odaklanabilir. Ek olarak, CRISPR / Cas sistemi gibi gen düzenleme araçları, Katılan olmayan genin ekspresyonunu azaltmak için kullanılabilir, bu nedenle tohum bırakmayı geciktirir ve ürün kaybını azaltır.
Kumar ve Østergaard kendi bölümleri için sıcaklığın neden olduğu tohum dağılımındaki değişimlerin altında yatan moleküler mekanizmaları daha ayrıntılı olarak araştırmayı planlıyorlar. Østergaard, “Bunu detaylı bir şekilde anlayarak, iklim değişikliğine karşı ürün direnci için yetiştirme stratejileri geliştirmeye daha donanımlı olacağımızdan umutluyuz” diyor.
