Michigan Eyalet Üniversitesi’nden araştırmacılar, bu bitkinin fotosentezini ve gen ifadesini yeniden yapılandırarak 49°C üzerindeki sıcaklıklarda nasıl geliştiğini keşfetti. Hücreleri ve enzimleri olağanüstü bir hızla uyum sağlıyor; bu da onu şimdiye kadar belgelenmiş en sıcak dayanıklı bitki yapıyor. Bu keşif, küresel ısınmayla mücadelede tarımı kökten değiştirebilir.
Kaliforniya’daki Death Valley, yaz aylarında sıcaklığın 49°C’yi (120°F) aştığı bir yer. Bu koşullar yaşam için neredeyse imkansız görünürken, Tidestromia oblongifolia adlı bir yerli bitki sadece hayatta kalmakla kalmıyor, aynı zamanda gelişiyor.
Michigan Eyalet Üniversitesi’nden bilim insanları, bu bitki sayesinde aşırı sıcaklara nasıl uyum sağlanabileceğini anlamaya başladı. Keşif, gelecekteki iklim değişikliğine dayanıklı ürünler tasarlamayı mümkün kılabilir.
Current Biology dergisinde yayımlanan makalede Profesör Seung Yon “Sue” Rhee ve araştırmacı Karine Prado, T. oblongifolia’nın aşırı sıcaklıklarda nasıl hızlı büyüdüğünü ve fotosentez mekanizmasını nasıl yeniden ayarladığını açıklıyor.
Prado’nun araştırması, şu soruyla başladı:
“Bu bitki, diğer türleri saatler içinde öldüren koşullarda nasıl yeşil ve canlı kalabiliyor?”
Laboratuvarda önce bu tohumları büyütmekte zorlandıklarını söyleyen Prado, Death Valley benzeri koşullar oluşturulduğunda, bitkinin hızla büyümeye başladığını belirtti.
MSU Bitki Dayanıklılığı Enstitüsü'ndeki ekiple birlikte, Prado özel olarak tasarlanmış odalarda şiddetli güneş ışığı ve ani sıcaklık değişimlerini simüle etti. Sonuç: T. oblongifolia, sadece 10 gün içinde üç kat büyüdü. Karşılaştırma için, yüksek sıcaklığa dayanıklı olarak bilinen akraba bitkiler tamamen büyümeyi durdurdu.
Sadece iki gün içinde, bitkinin fotosentez eşiği yukarı kaydı; yani artık çok daha yüksek sıcaklıklarda enerji üretebiliyordu. İki hafta sonunda, bitkinin ideal fotosentez sıcaklığı 45°C’ye ulaştı — bu şimdiye kadar belgelenmiş tüm tarım ürünlerinden daha yüksek.
Fizyolojik testler, canlı görüntüleme ve genom analizleriyle araştırmacılar, bitkinin aşırı dayanıklılığının bütünsel biyolojik değişimlerle gerçekleştiğini ortaya koydu.
Sıcaklık yükseldiğinde:
Mitokondriler (hücrenin enerji santralleri), fotosentezin gerçekleştiği kloroplastlara yaklaşarak enerji üretimini destekliyor.
Kloroplastlar, daha önce hiçbir bitkide görülmemiş şekilde “kupa benzeri” formlara dönüşüyor. Bu yapı, karbon dioksiti daha verimli yakalayıp geri dönüştürmeye yardımcı olabilir.
Ayrıca, sadece bir gün içinde:
Binlerce genin aktivitesi değişiyor.
Bu genlerin çoğu, hücre proteinlerini, zarlarını ve fotosentez bileşenlerini sıcaklığa karşı korumakla görevli.
Bitki, fotosentezde kilit rol oynayan Rubisco aktivaz enzimi üretimini artırıyor.
Küresel sıcaklıkların yüzyıl sonunda 5°C’ye kadar artması beklenirken, bu değişim buğday, mısır ve soya gibi temel ürünlerde ciddi verim kaybına yol açıyor. Nüfus artışıyla birlikte, bilim insanları tarımın dayanıklılığını artırmanın yollarını arıyor.
Rhee,“T. oblongifolia bize, bitkilerin aşırı sıcaklara da adapte olabileceğini gösteriyor. Eğer bu mekanizmaları tarım ürünlerine aktarabilirsek, gelecekteki tarımı dönüştürebiliriz.” diyor.
