Bilim insanları, daha esnek bitki çeşitlerinin geliştirilmesine yardımcı olacak yeni bir biyokimyasal yol keşfettiler.
Oxford Üniversitesi, Bitki Bilimleri Bölümü’ndeki araştırmacılar; CHLORAD adını verdikleri yöntemle, bitkilerde yeni bir biyokimyasal yol keşfetti. Bilim insanları CHLORAD yolunu kullanarak, bitkilerin çevrelerine nasıl tepki vereceğini değiştirebilirler.Örneğin, bitkinin yüksek tuzluluk gibi streslere tolerans gösterme kabiliyetini arttırabilirler.
Araştırmacılar, Science dergisinde yayınlanan sonuçlarının, yeni ürün geliştirme stratejilerine yol açacağını umuyor; 2050 yılına kadar yaklaşık 10 milyar seviyesine ulaşması öngörülen bir nüfus için, gıda güvenliği sağlamak adına yeni mahsul iyileştirme stratejileri hayati önem taşımaktadır.
CHLORAD yolu, kloroplast adı verilen bitki hücrelerinin içindeki yapıların düzenlenmesine yardımcı olmaktadır. Kloroplastlar bitkileri tanımlayan organellerdir. Diğer birçok metabolik, gelişimsel ve sinyal fonksiyonuyla birlikte, kloroplastlar; güneş enerjisinin hayatın hücresel faaliyetlerini güçlendirmek için kullanıldığı bir süreç olan fotosentezden sorumludur. Sonuç olarak, kloroplastlar sadece bitkiler için değil, aynı zamanda bitkilere bağlı sayısız ekosistem ve tarım için de önemlidir.
Kloroplastlar binlerce farklı proteinden oluşur; bunların çoğu hücrenin başka bir yerinde yapılır ve organel tarafından ithal edilir. Kloroplast organelinin düzgün çalışmaya devam etmesini sağlamak için; bu proteinlerin hepsi çok dikkatli bir şekilde düzenlenmelidir. CHLORAD yolu, gereksiz veya zarar görmüş kloroplast proteinlerinin çıkarılması ve atılmasıyla çalışır; bu nedenle “kloroplastla ilişkili protein yıkımı” anlamına gelen CHLORAD adı verilmiştir.
Araştırmanın Lideri Profesör Paul Jarvis: “Kloroplast proteini ithal makinelerinin tanımlanmasından yirmi yıl sonra kloroplastlara yeni proteinler sunarken, CHLORAD yolunu keşfetmemiz ilk defa bireysel, istenmeyen proteinlerin kloroplastlardan nasıl çıkarıldığını ortaya koyuyor.”
Araştırmacı Dr. Qihua Ling: “Daha önceki çalışmalarımız, kloroplast membranlarındaki proteinlerin, kloroplastların dışındaki bir protein bozunma sistemi tarafından sindirildiğini gösterdi. Öyleyse, asıl soru şu olmalıydı: Bunun gerçekleşmesi için kloroplast proteinleri zardan nasıl çıkarılır? CHLORAD sistemini keşfetmemiz bu soruyu yanıtlamaktadır ve bu sürece etki eden iki yeni protein belirledik.”
Ortak araştırmacı Dr. William Broad: “Kloroplastlar, milyarlarca yıl önce fotosentetik bakterilerden, endosimbiyoz denilen bir süreçten kaynaklanan ökaryotik organellerdir. Dikkat çekici bir şekilde, CHLORAD sistemi ökaryotik kökenli ve bakteri kökenli bileşenlerin bir karışımını içerir. Bu, ökaryotik konak hücrelerin kademeli olarak nasıl geliştiğine ve endosimbiyotik organellerini yönetmek için mevcut araçları yeni yöntemlerle koordine etmenin büyüleyici bir örneğini sunmaktadır.”
Frontier Bioscience, Biyoteknoloji ve Biyolojik Bilimler Araştırma Konseyi’ne liderlik eden Peter Burlinson: “Bu biyokimyasal yolun keşfi, temel bitki biyolojisi araştırmalarından elde edilen içgörülerin, daha verimli ve esnek ürünler geliştirmek için potansiyel yeni stratejiler ortaya koyabileceğinin güzel bir örneğidir. Bu; nüfus artışı, çevresel stresler ve gıda güvenliği sağlama talebinin artması gibi temel küresel zorlukların ele alınmasına katkıda bulunmada temel bilimin değerini göstermeye yardımcı olmaktadır.”
2050 yılına gelindiğinde, artan dünya nüfusunun taleplerini karşılamak ve beslenme tercihlerini daha fazla hayvansal ürüne kaydırmak için mevcut gıda üretim seviyesinin en az yüzde 70 artması gerekirken, dünya topraklarının yüzde 38’i ve tatlı suyun yüzde 70’i zaten tarım için kullanılmıştır. Kuraklık, yüksek ve düşük sıcaklıklar, toprak tuzluluğu, besin eksiklikleri ve toksik metaller dahil olmak üzere abiyotik stresler, mahsul ve coğrafi bölgeye bağlı olarak mahsul verimini %50-80 oranında azaltan, verim kaybının başlıca nedenidir.
Bu nedenle stres koşullarında sabit verim sağlayabilecek, strese dayanıklı mahsullerin geliştirilmesi, gelecekteki gıda güvenliğini sağlamak için önemli bir stratejidir. Bu ihtiyaç, daha ciddi çevresel streslere, daha sık bitki hastalığı salgınlarına ve düşük verim ve hasat kalitesine neden olan küresel iklim değişikliğine eşlik eden aşırı hava koşullarının sıklığının artması nedeniyle oldukça ciddi bir sorundur.
