Bitkiler büyük çoğunluğu sömürgeleştirdi Dünya yüzeyinin. Peki onların başarısının anahtarı nedir?
İnsanlar genellikle bitkileri basit, anlamsız yaşam formları olarak düşünürler. Tek bir yere kök salmış olarak yaşayabilirler, ancak bilim insanları bitkiler hakkında ne kadar çok şey öğrenirse, daha karmaşık ve duyarlı olduklarını anlıyoruz. Yerel koşullara uyum sağlama konusunda mükemmeldirler. Bitkiler uzmandırlar ve çimlendikleri yere yakın olanlardan en iyi şekilde yararlanırlar.
Bitki yaşamının inceliklerini öğrenmek, insanlarda merak uyandırmanın ötesinde bir şeydir. Bitkileri incelemek aynı zamanda emin olmakla da ilgilidir. hala ürün yetiştirebiliriz gelecekte iklim değişikliği hava koşullarımızı giderek aşırı hale getireceğinden.
Çevresel sinyaller bitkilerin büyümesini ve gelişmesini şekillendirir. Örneğin birçok bitki kullanır işaret olarak gün uzunluğu çiçeklenmeyi tetiklemek için. Bitkilerin gizli yarısı olan kökler de şekillerinin su ve besin maddeleri için optimize edildiğinden emin olmak amacıyla çevrelerinden gelen işaretleri kullanır.
Kökler, bitkilerini şekillerini değiştirerek (dallanarak dallanma) kuraklık gibi streslerden korurlar. yüzey alanıörneğin) daha fazla su bulmak için. Ancak yakın zamana kadar köklerin çevredeki toprakta suyun bulunup bulunmadığını nasıl algıladığını anlamamıştık.
Su dünyadaki en önemli moleküldür. Çok fazlası veya çok azı bir ekosistemi yok edebilir. İklim değişikliğinin yıkıcı etkisi (son zamanlarda Avrupa ve Doğu Afrika'da görüldüğü gibi) Hem sel hem de kuraklık daha yaygın. Beri iklim değişikliği is yağış desenleri oluşturma giderek daha düzensiz hale geliyor, bitkilerin tepkilerini öğreniyor Su sıkıntısı bitkileri daha dayanıklı hale getirmek için hayati öneme sahiptir.
Bitki ve toprak bilimciler ve matematikçilerden oluşan ekibimiz son zamanlarda keşfedilen Nasıl bitki kökleri su alımını en üst düzeye çıkarmak için şekillerini uyarlayın. Kökler normalde yatay olarak dallanır. Ancak suyla temaslarını kaybettiklerinde (topraktaki hava dolu bir boşluktan büyümek gibi) dallanmayı durdururlar ve kökler yalnızca nemli toprakla yeniden bağlantı kurduklarında dallanmaya devam ederler.
Ekibimiz bitkilerin adı verilen bir sistem kullandığını buldu. hidrosinyalleme yanıt olarak köklerin dallandığı yeri yönetmek Su mevcudiyeti toprakta.
Hidrosinyalleme, bitkilerin suyun nerede olduğunu doğrudan nem seviyelerini ölçerek değil, bitkilerin içindeki suyla birlikte hareket eden diğer çözünür molekülleri algılayarak algılama yoludur. Bu yalnızca mümkündür çünkü (farklı olarak) hayvan hücreleri) bitki hücreleri birbirine bağlıdır küçük gözenekler tarafından.
Bu gözenekler suyun ve küçük çözünebilir moleküllerin (hormonlar dahil) aralarında birlikte hareket etmesini sağlar. kök hücreler ve dokular. Su bitki kökü tarafından alındığında en dıştaki epidermal hücrelerden geçer.
Dış kök hücreleri ayrıca bir içerir Oksin adı verilen dallanmayı destekleyen hormon. Su alımı, oksini iç kök dokularına doğru harekete geçirerek dallanmayı tetikler. Su artık dışarıdan mevcut olmadığında, örneğin bir kök hava dolu bir boşluktan büyüdüğünde, kök ucunun büyümesi için hala suya ihtiyacı vardır.
Yani kökler topraktan su alamayınca kökün derinliklerindeki kendi damarlarından gelen suya güvenmek zorunda kalırlar. Bu, su hareketinin yönünü değiştirerek suyun dışarı doğru hareket etmesine neden olur ve bu da dallanma hormonu oksinin akışını bozar.
Bitki aynı zamanda bir ABA adı verilen dallanma karşıtı hormon kök damarlarında. ABA da suyun akışıyla birlikte oksinin tersi yönde hareket eder. Yani kökler bitkinin damarlarından su çekerken, kökler aynı zamanda dallanma karşıtı hormonu da kendilerine doğru çekiyor.
ABA, tıpkı bir gemideki patlama kapılarına benzer şekilde, kök hücrelerini birbirine bağlayan tüm küçük gözenekleri kapatarak kök dallanmasını durdurur. Bu, kök hücrelerini birbirinden yalıtır ve oksinin suyla serbestçe hareket etmesini durdurarak kökün dallanmasını engeller. Bu basit sistem, bitki köklerinin şekillerini yerel su koşullarına göre ayarlamasına olanak tanır. Onun kserobranlama denir (sıfır dallanma olarak telaffuz edilir).
Çalışmamız ayrıca bir bitkinin köklerinin de su kaybını azaltmak için sürgünlerininkine benzer bir sistem kullandığını buldu. Yapraklar su kaybını durdurur kuraklık koşullarında yüzeylerindeki stoma adı verilen mikro gözenekleri kapatarak. Stomaların kapanması da ABA hormonu tarafından tetiklenir. Benzer şekilde köklerde ABA azalır su kaybı Her kök hücreyi birbirine bağlayan plazmodesmata adı verilen nano gözenekleri kapatarak.
Domates, tere, mısır, buğday ve arpadan elde edilen köklerin tümü, farklı toprak ve iklimlerde gelişmelerine rağmen neme bu şekilde tepki verir. Örneğin, domatesin kökeni Güney Amerika çölüdür, buna karşılık Thale teresi Orta Asya'nın ılıman bölgelerinden geliyor. Bu, kserobranching'in, eğrelti otları gibi çiçekli olmayan bitkilerden 200 milyon yıl daha genç olan çiçekli bitkilerde yaygın bir özellik olduğunu göstermektedir.
Erken gelişen bir kara bitki türü olan eğrelti otlarının kökleri suya bu şekilde tepki vermez. Kökleri daha düzgün bir şekilde büyür. Bu, çiçekli türlerin iklim koşullarına uyum sağlamada daha iyi olduğunu göstermektedir. Su Eğrelti otları gibi eski kara bitkilerine göre stres.
Çiçekli bitkiler, çiçekli olmayan türlere göre daha geniş bir ekosistem ve çevre yelpazesinde kolonileşebilir. Dünya genelinde yağış düzenlerindeki hızlı değişiklikler göz önüne alındığında, bitkiler Çok çeşitli toprak nem koşullarını algılamak ve bunlara uyum sağlamak artık her zamankinden daha önemli.