Bilim insanları, bitkiler ve toprak mantarları arasındaki önemli bir simbiyotik (ortakyaşam) ilişkiyi kontrol eden ve genetik olarak dirençli bir bitki içindeki simbiyozu başarılı bir şekilde destekleyen spesifik geni keşfetti. Nature'da yayımlanan çalışmayı Amerika Birleşik Devletleri'nde bulunan Oak Ridge Ulusal Laboratuvarı Enerji Bölümünden bir bilim ekibi gerçekleştirdi. Bu keşif, zorlu büyüme koşullarına dayanabilen, patojen ve zararlılara direnç gösterebilen, daha az kimyasal gübre gerektiren ve dönüm başına daha büyük, daha bol miktarda bitki üretebilen biyoenerji ve gıda mahsullerinin gelişmesine katkıda bulunabilir.Araştırmacılar, uzun yıllardır mikoriza mantarlarla bitkiler arasındaki karmaşık ilişkileri inceliyor. Araştırmacılar, mantarların, bitki köklerinin çevresinde olağanüstü faydaları olan bir kın oluşturduğunu gözlemledi. Mantar, yayılarak besin alımını arttırır, hatta yayılan patojenleri ve zararlıları uyarmak için diğer bitkiler ile iletişim kurar. Buna karşılık bitkiler ise, mantarları karbonla besleyerek büyümesine katkıda bulunur. Bitki türlerinin yaklaşık yüzde 80'inin kökleriyle ilişkili mikorizal mantarları vardır. Bu mikorizal simbiyozların, geniş ormanlar ve çayırlar gibi ekosistemlere olanak tanıyarak, bitkilerin eski kolonizasyonunu desteklediğine inanılıyor.
"Bitkileri daha dirençli hale getirebiliriz"
ORNL'den moleküler genetikçi Jessy Labbe, çalışmaya ilişkin açıklama yaptı: "Bitkiler ve faydalı mantarlar arasındaki ilişkiyi kontrol eden moleküler mekanizmayı anlayabilirsek, bu simbiyozu kuraklığa direnç, patojenler, azot ve beslenme alımını iyileştirme ve daha fazlası gibi bitkilerde spesifik koşullar elde etmek için kullanmaya başlayabiliriz. Ortaya çıkan bitkiler büyüyecek ve örneğin daha az suya ve gübreye ihtiyaç duyacak." Simbiyozun oluşmasına izin veren bir bitkide genetik tetikleyicilerin bulunması, bitki alanındaki en zorlu konulardan biri olmuştur. Çalışma, son on yıldaki genomik sekanslama, kantitatif (nicel) genetik ve yüksek performanslı hesaplama alanındaki deneysel biyoloji ile ilgili gelişmelerle gerçekleştirildi.
Çalışmada Arabidopsis üzerinde duruldu
Bilim insanları, belirli Populus (kavak) türleri ve mantar Laccaria bicolor tarafından oluşturulan simbiyozu inceledi. Olası aday geni belirledikten sonra araştırmacılar, bulgularını doğrulamak için laboratuvara götürdü. ORNL'de moleküler biyolog olan Jay Chen, "Deneysel doğrulama, bu keşifte anahtar rol oynadı. Çünkü genetik haritalama, simbiyoz ve bu gen arasındaki istatistiksel ilişkileri ortaya çıkardı ancak deneysel doğrulama, simbiyozu kontrol eden özel genin olduğuna dair kesin bir cevap sağladı." dedi.Araştırmacılar, geleneksel olarak mantar L. bicolor ile etkileşime girmeyen ve hatta deneyleri için bir tehdit olarak gördükleri Arabidopsis'in üzerinde durdu. PtLecRLK1 proteinini gösteren bitkinin tasarlanmış bir versiyonunu oluşturdular ve ardından bitkileri mantar ile aşıladılar. Mantar L. bicolor tamamen bitkinin kök uçlarını sararak, simbiyot oluşumu gösteren bir mantar kını oluşturdu.
"Konukçu olmayanı konukçu haline dönüştürdük"
Kantitatif genetikçi Wellington Muchero, çalışmaya ilişkin kısa bir açıklama yaparak, "Çalışmada, konukçu olmayanı bu ortakyaşamın konukçusu haline dönüştürebileceğimizi gösterdik. Arabidopsilerin bu mantar ile etkileşime girmesini sağlayabilirsek, o zaman biz dallı darı gibi diğer biyoyakıt mahsulleri veya mısır gibi gıda mahsullerinin de aynı faydaları sağlayacağını düşünüyoruz. Yani çalışma, çeşitli bitki sistemlerinde her türlü fırsatı sağlayabilir. Şaşırtıcı bir şekilde, ihtiyaç duyulan tek şey bir gen." şeklinde konuştu.Çalışmaya katkıda bulunanlardan Jerry Tuskan, ise, "Bu, tarım dışı arazilerde hayatta kalma ve gelişme kabiliyetine sahip biyoenerji mahsullerinin gelişmesine yol açabilecek olağanüstü bir başarıdır." diyerek çalışmanın önemine vurgu yaptı.Kaynaklar;NatureScience Daily
