Kök Bariyerleri: Azot Fiksasyon Sembiyozunun Anahtarı Ortaya Çıkarıldı

Bitki büyümesi için çok önemli olan azot, fasulye ve nohut gibi baklagilleri azotu az topraklara uyum sağlamaya yönlendirir. Havadaki azotu çıkarma yeteneğine sahip bakterileri barındıran kök nodülleri oluştururlar. Bu rizobiyumlar, sabitlenmiş azot karşılığında bitkiden şeker alırlar. Köln Üniversitesi, Kopenhag Üniversitesi ve Köln'deki Max Planck Bitki Yetiştirme Araştırma Enstitüsü'nden bir çalışma, bu simbiyoza ışık tuttu. Science'da yayınlanan araştırmaları, bitkiler ve bakteriler arasındaki hassas metabolizmanın düzenlenmesinde kök bariyerlerinin hayati rolünü ayrıntılarıyla anlatıyor. Bitki köklerindeki su geçirmez bir bariyer olan Caspary şeridi, bir kapı bekçisi görevi görerek su ve besin maddelerinin bitkinin vasküler sistemine akışını kontrol eder. Bu bariyer, dış nodüllerle birlikte gelişir. Bu nodüllerin oluşumu da ince bir şekilde düzenlenir: Azot kıt olduğunda, kökler yapraklara bir alarm sinyali, CEP1 peptidi gönderir ve bu da nodül oluşumunu artırır. Araştırma ekibi, Caspary şeridinin ilişkili sinyal yollarını kontrol ettiğini keşfetti. Lotus japonicus baklagilini incelediler. Bilim adamları Caspary şeridini çıkardıklarında, bitkiler azotu az toprakta çok yavaş nodüller oluşturdu. Bunun nedeni sızdıran bariyer değil, CEP1 sinyali üretilmemesiydi. Bitkiler azot eksikliğini tespit edemedi ve buna tepki veremedi. Nodüllerin içinde, araştırmacılar ayrıca bitki ve bakteri arasındaki değişimi düzenleyen Caspary şeridinin kompakt bir versiyonunu buldular. Bu bariyer olmadan, şeker bitkiden nodüllere serbestçe akar. Bu, bakterilerin daha da çoğalmasına neden olur, ancak artık bitki için besin olarak azot bileşikleri üretmezler. Baş yazar Tonni Grube Andersen, "Çalışma, bitkilerin ve mikropların nasıl etkileşime girdiği konusunda yeni bilgiler sağlıyor ve faydalı bir ortaklığın sınırlı bir alanda nasıl gerçekleşebileceğini araştırmak için yeni bir model sistemi oluşturuyor" diye özetliyor. Araştırmacılara göre, bitkiler ortaklığın adil kalmasını sağlamak için bu ince ayarlı kontrol sistemini geliştirmişlerdir.