Biyologlar - Biyolojiye Gerçekçi Yaklaşım

Suyun Korunması İçin Tasarlanan Bitkiler - Minimum Su Kullanımı Maksimum Verim

Daha yüksek protein içeren bitkilerin su ihtiyacı %25 daha az ... Credit: Jiayang Xie, Katarzyna G?owacka, Andrew D. B. Leakey

Tasarlanan bitkiler, stomalarını kısmen açarak %25 daha fazla su tasarrufu sağlıyor; bu sayede, fotosentez için bitki içine CO₂ girerken, terleme yoluyla daha az su kaybı olabiliyor.

Tarım, dünyadaki tatlı suların %90'ını tekeline almaktadır, ancak büyüyen nüfusu beslemek için üretimin büyük ölçüde artması gerekmektedir. Bilim adamları, mahsulün Nature Communications’da bildirildiği gibi tüm bitkilerde bulunan bir genin ifadesini değiştirerek, verimden ödün vermeden bitkideki su miktarını %25 artırmanın yolunu buldular.

Araştırma, Bill & Melinda Gates Vakfı, Gıda ve Tarım Araştırmaları Vakfı ve Birleşik Krallık Uluslararası Kalkınma Dairesi tarafından desteklenen Artırılmış Fotosentetik Verimliliğin (RIPE) Gerçekleştirildiği uluslararası araştırma projesinin bir parçasıdır.

RIPE Direktörü Stephen Long, Ikenberry Endowed Bitki Biyolojisi ve Bitki Bilimi Bölüm Başkanı, “Bu büyük bir atılım” dedi. "Ürün verimliliği son 60 yıl içinde sürekli olarak artış göstermiştir, ancak bir ton tahıl üretmek için gereken su miktarı değişmemiştir. Gelecekteki önemli hedeflerimize ulaşmak ve bunları geliştirmek için teorizmin praktikte işe yaradığını kanıtlamalıyız. "

Uluslararası ekip, bitkilerde suyu korunmak için stomaları kısmen kapatacak fotosentetik bir proteinin (PsbS) seviyesini artırdı, yapraktaki mikroskobik gözenekler suyun kaçmasına izin verdi. Stomalar, bitkilerin bekçileridir: Açık olduğunda, CO₂ fotosentez için bitkiye girer, ancak suyun terleme esnasında kaçmasına izin verilir.

Ekip, bitkinin su kullanım verimliliğini, bitkilere giren karbondioksit oranını, gerçek dünya saha denemelerinde fotosentez veya verimi önemli ölçüde etkilemeden %25 oranında su kaybına engellemeyi geliştirdi. Atmosferimizdeki CO₂ konsantrasyonu son 70 yılda %25 artmış ve bitkilerin stomalarını tam olarak açmadan yeteri kadar CO₂ birikmesine olanak sağlamıştır. Lancaster Üniversitesi'nde bitki bilimleri profesörü olan Long, “Evrim bu hızlı değişime ayak uyduramadı, bu yüzden bilim adamları ona yardım eli uzattı” dedi.

Stomatanın açılıp kapanmasını dört faktör etkiler: bitkideki nem, karbondioksit seviyesi, ışığın kalitesi ve ışık miktarı.

Bu araştırma, Science dergisinde yayınlanan ve PsbS ve diğer iki proteinin fotosentezi artırabileceğini ve verimi %20’ye kadar artırabildiğini gösteren önceki çalışmaları tamamlıyor. Artık ekip, bu üç proteinin ifadesini dengeleyerek üretim ve su kullanımını iyileştirmek için bu iki çalışmadaki kazanımları birleştirmeyi planlıyor.

Bu çalışma için ekip, hipotezini tütün kullanarak test etti. Tütün, diğer ürünlere göre daha kolay ve daha hızlı test edilmesi açısından model bir bitkidir. Şimdi, gıda ürünlerinin su kullanım verimliliğini arttırmak için keşiflerini uygulayacaklar ve suyun kısıtlı koşullardaki etkilerini test edecekler.

Journal Reference:

Katarzyna Głowacka, Johannes Kromdijk, Katherine Kucera, Jiayang Xie, Amanda P. Cavanagh, Lauriebeth Leonelli, Andrew D. B. Leakey, Donald R. Ort, Krishna K. Niyogi, Stephen P. Long. Photosystem II Subunit S overexpression increases the efficiency of water use in a field-grown crop. Nature Communications, 2018; 9 (1) DOI: 10.1038/s41467-018-03231-x

Website:

Carl R. Woese Institute for Genomic Biology, University of Illinois at Urbana-Champaign. "Scientists engineer crops to conserve water, resist drought: Crops with higher levels of a protein require 25 percent less water." ScienceDaily. ScienceDaily, 6 March 2018. <www.sciencedaily.com/releases/2018/03/180306115814.htm>.

Çeviren ve Derleyen: Nurefşan CIRIK