Danimarka Aarhus Üniversitesi’nde araştırmacılar, “İki aminoasit, azot sabitleme simbiyozu için bağışıklık reseptörlerini yeniden programlıyor” konulu bir çalışmaya öncülük ederek önemli bir anahtar keşfettiler.
Bitkilerin büyümek için azota ihtiyacı var ve bu, çoğu bitkinin yalnızca gübreden aldığı bir besin. Bezelye, yonca ve fasulye gibi sadece birkaç bitki azotsuz yaşayabiliyor. Bu bitkiler, havadaki azotu bitkinin kullanabileceği bir forma dönüştüren özel bakterilerle simbiyoz halinde yaşıyorlar.
Günümüzde dünyanın dört bir yanındaki araştırmacılar, bu özel yeteneğin ardındaki genetik ve moleküler mekanizmaları anlamak ve bu yeteneği bir gün buğday, arpa ve mısır gibi ürünlere aktarılabilmek için çalışıyorlar. Bu sayede bitkilerin azot bakımından kendi kendilerine yeterli hale gelmesi hedefleniyor.
Aarhus Üniversitesi’nden araştırmacılar, bitkilerin reseptörlerinde meydana gelen ve bağışıklık sistemini devre dışı bırakıp azot bağlayıcı bakterilerle simbiyoz oluşturmalarına neden olan küçük değişiklikleri tespit ettiler.
Sistem nasıl çalışıyor?
Bitkiler, topraktaki mikroorganizmalardan gelen sinyalleri almak için hücrelerinin yüzeyindeki reseptörleri kullanırlar.
Bazı bakteriler, “düşman” olduklarını ve bitkilerin kendilerini savunmaları gerektiğini belirten kimyasallar salgılar. Diğerleri ise bitkilere besin sağlamaya yardımcı olan “dostlar’’dır. Bezelye, fasulye ve yonca gibi baklagiller, köklerine özel bakterileri davet eder. Bakteriler burada havadaki azotu dönüştürerek bitkiye aktarır. Bu iş birliğine simbiyoz denir ve baklagillerin azot desteği olmadan büyümesinin nedeni budur.
Kararı iki küçük aminoasit veriyor
Aarhus Üniversitesi’ndeki araştırmacılar, bu yeteneğin büyük ölçüde bitkilerin köklerindeki bir proteinin iki küçük “yapı taşı” olan iki amino asit tarafından kontrol edildiğini keşfettiler. Köklerdeki protein, bakterilerden gelen sinyalleri alan bir “reseptör” görevi görüyor. Bitkinin alarmı çalması (bağışıklık sistemi) veya bakterileri karşılaması (simbiyoz) gerektiğine karar veriyor.
Araştırmacılar proteinde ‘’Simbiyoz Belirleyici 1’’ adını verdikleri küçük bir alan buldular. Bu alan, bitki hücresi içinde hangi mesajın gönderileceğini belirleyen bir tür anahtar görevi görüyor.
Araştırmacılar, bu geçişte sadece iki amino asidi değiştirerek, normalde bağışıklık tepkisini tetikleyen bir reseptörün, azot sabitleyici bakterilerle simbiyoz başlatmasını sağlayabildiler.
Aarhus Üniversitesi’nde moleküler biyoloji profesörü olan Simona Radutoiu, “İki küçük değişikliğin bitkilerin davranışlarını kritik bir noktada değiştirebileceğini gösterdik ve bakterileri reddetmek yerine onlarla iş birliği yapmalarını sağladık” diye açıklıyor.
