AZ 
Təcrübələr göstərir ki, yarpaq qüvvələri gənc bitkilər böyüdükcə stomataların istiqamətləndirilməsinə kömək edir
Kembric Universiteti tərəfindən
Sadie Harley tərəfindən redaktə edilib , Andrew Zinin tərəfindən nəzərdən keçirilib
Tercih edilən mənbə kimi əlavə edin
Kotletonun açılmasını və adaksial və abaksial tərəflər arasında fərqli mexaniki gərginlik nümunələrinin inkişafını göstərən işıq vərəq şəkilləri. (A) Cücərmədən 1 və 2-ci gün sonra təsvir edilmiş cücərtilər (DAG). Kəsik xətlər B və C panellərində göstərilən optik eninə kəsiklərin mövqelərini göstərir. Miqyas zolağı: 200 μm. (B) 1DAG-da kotletonun adaksial və abaksial tərəflərini göstərən optik eninə kəsik. Miqyas zolağı: 100 μm. (C) 2DAG-da kotletonun optik eninə kəsik, kotletonun iki tərəfi arasında artan əyrilik və diferensial böyüməni göstərir. Miqyas zolağı: 100 μm. Təsvir Leo Serra tərəfindən çəkilib. Müəllif: Leo Serra
Alimlər hüceyrə forması ilə mexaniki stress arasındakı qarşılıqlı təsirin erkən bitki inkişafı zamanı stomataların (yarpaq səthindəki mikroskopik məsamələr) istiqamətinə necə təsir etdiyini aşkar ediblər.
Yunanca ağız sözündən gələn stomata, karbon qazı və oksigen mübadiləsini, eləcə də su itkisini tənzimləyən vacib qapılardır.
Stomatal sıxlıq və stomataların stressə cavab olaraq nə qədər səmərəli şəkildə açılıb bağlanması bitkilərin fotosintez üçün karbon qazını nə qədər effektiv şəkildə tutmasına və quraqlıq zamanı su itkisini məhdudlaşdırmasına güclü təsir göstərir.
Uzunmüddətli perspektivdə stomataların daha yaxşı başa düşülməsi tədqiqatçılara sudan istifadə səmərəliliyini və quraqlığa davamlılığı artırılmış bitkilər dizayn etməyə kömək edə bilər.
Stomata inkişafı
Hər bir məsamə, ətraf mühit siqnallarına cavab olaraq açılıb bağlanan və bitkilərin sağ qalmasında və məhsuldarlığında mərkəzi rol oynayan bir cüt ixtisaslaşmış qoruyucu hüceyrə tərəfindən əmələ gəlir.
Tədqiqatçılar stomatal inkişafı idarə edən əsas genetik tənzimləyiciləri, o cümlədən stomatal hüceyrə vəziyyətini başlatmaq və dayandırmaq üçün ardıcıl olaraq təsir göstərən SPEECHLESS və MUTE transkripsiya amillərini çoxdan bilsələr də, stomatal hüceyrənin yarpaq üzərindəki istiqamətini nəyin müəyyən etdiyi hələ də məlum deyil.Kotletonun iki tərəfi arasında diferensial böyümə: (D) Eyni kotletonun iki tərəfi üzrə zamanla böyümə nisbətinin paylanmasını göstərən istilik xəritələri, 1 və 2 DAG arasında təsvir edilmişdir (miqyas zolağı: 100 μm). (E) Hər iki kotletonun tərəfi üçün böyümə nisbətinin paylanması (D)-də (1-ci replika), iki əlavə bioloji replika ilə birlikdə göstərilmişdir. (F) 1 DAG-da eninə kotletonun kəsişməsində abaksial-adaksial hüceyrə uzunluğu paylanmasının istilik xəritəsi, bütün kotletonun 3D seqmentasiyasından yenidən qurulmuşdur (miqyas zolağı: 50 μm). Müəllif: Leo Serra
Kembric Universitetinin Sainsbury Laboratoriyasındakı (SLCU) Dr. Sarah Robinsonun tədqiqat qrupunun tədqiqatçıları, erkən yarpaq inkişafı zamanı stomataların necə istiqamətləndiyini araşdırmaq üçün model bitki olan Arabidopsis thaliana-dan istifadə edərək canlı görüntüləmə və hesablama modelləşdirməsini birləşdirdilər. Tədqiqat Cell Reports jurnalında dərc edilib .
Komanda toxum cücərməsindən sonrakı ilk beş gün ərzində 72 embrion yarpaqdan (kotledonlardan) 10.000-dən çox stomata izləyib.
Tədqiqatın ilk müəllifi olan Dr. Leo Serra bildirib ki, “Nəticələrimiz göstərir ki, stomatal bölünmələr hüceyrənin həndəsəsindən güclü şəkildə asılıdır. Əksər hallarda onlar hüceyrənin uzun oxu ilə uyğunlaşır ki, bu da bir çox digər bitki hüceyrə növləri ilə müqayisədə qeyri-adi haldır.”
Lakin bu, müşahidə etdikləri stomataların orqan miqyaslı düzülüşünü izah etmədi. Komanda hüceyrə formasının hekayənin yalnız bir hissəsi olduğunu aşkar etdi.
Mexanika qüvvəyə minir
Tədqiqatçılar böyümə nümunələrini modelləşdirməklə və gənc bitkilərdəki mexaniki qüvvələri eksperimental olaraq dəyişdirməklə nümayiş etdirdilər ki, yarpaq genişləndikcə dartılma gücü yarandıqda, qoruyucu hüceyrə bölmələrinin istiqamətinə təsir göstərir.Cücərmədən 1, 2 və 5 gün sonra (DAG) Arabidopsis thaliana kotyledonlarının abaksial və adaksial tərəflərində yarpaq proksimodistal oxuna nisbətən stomatal oriyentasiyanı göstərən istilik xəritələri. Hər xətt stomanı təmsil edir. Stomata zəngin abaksial tərəfdə oriyentasiyalar əvvəlcə yarpaq oxu ilə uyğunlaşır və zamanla daha dəyişkən olur, adaksial tərəfdəki stomatal oriyentasiya isə inkişafın əvvəlində pozğunlaşır. Miqyas zolağı: 200 μm. Təsvir Leo Serra tərəfindən çəkilib. Müəllif: Leo Serra.
Modelləşdirməni aparan Dr. Euan Smithers bildirib ki, “Yarpağa tətbiq olunan mexaniki qüvvələri dəyişdirdikdə, stomatal bölünmə istiqamətlərində aydın dəyişikliklər gördük. Bu, mexaniki gərginliyin həndəsi işarələri üstələyə biləcəyini göstərir.”
“Biz stomatal bölünmələrin hüceyrənin uzun oxu ilə uyğunlaşmağa meylli olduğunu, lakin mexaniki gərginliyin təsirinə məruz qala biləcəyini aşkar etdik”, – deyə Dr. Robinson bildirib.
“Stomatal bölünmələr hüceyrənin həndəsəsi ilə güclü uyğunluq göstərsə də, mexaniki pozulma dartılma stressinin stomatal bölünmə istiqamətinə təsirini təsdiqlədi.”
Tədqiqatçılar həmçinin yarpağın adaksial (yuxarı) və abaksial (aşağı) tərəfləri arasında da təəccüblü fərqlər aşkar etdilər.
Bu iki tərəf fərqli sürətlə böyüyür (adaksial tərəf abaksial tərəfdən daha sürətli böyüyür) və yarpaq səthində fərqli naxışlar və dartılma qüvvələri səviyyələri yaradır.
Nəticədə, stomatal istiqamət zamanla və səthlər arasında dəyişir.
Abaksial tərəfdə (stomataların daha çox olduğu yerdə) bölünmələr yarpaq oxu ilə sıx uyğunlaşır, lakin inkişaf irəlilədikcə daha dəyişkən olur.
Bunun əksinə olaraq, adaksial tərəfdə stomatal istiqamət daha erkən dövrdə pozğunlaşır.Dartılma gərginliyi modelindəki dəyişikliklər stomata bölünmələrinin istiqamətini dəyişir: G–H: Kotletonda diferensial böyümənin hesablama modelləşdirilməsi və proqnozlaşdırılan stress istiqaməti. (G) D panelində göstərilən kotleton və iki əlavə bioloji təkrarlama əsasında kotleton simulyasiyasına tətbiq olunan böyümə sürətlərinin paylanması. Simulyasiya edilmiş böyümə sürətləri abaksial və adaksial səthlər arasında fərqlənir, adaksial tərəfdə daha yüksək böyümə sürətləri olur. Rənglər hüceyrə torunda nisbi böyümə sürətini göstərir. (H) Abaksial və adaksial kotleton səthlərində diferensial böyümədən qaynaqlanan dartılma gərginliyinin proqnozlaşdırılan istiqaməti. Bütöv xətlər dartılma gərginliyinin əsas istiqamətini, kəsikli xətlər isə minimal dartılma gərginliyi istiqamətini göstərir. Rənglər gərginlik anizotropiyasını təmsil edir, daha yüksək anizotropiya sarı rəngdə, daha aşağı anizotropiya isə bənövşəyi rəngdə göstərilir. Ölçü zolağı: 50 μm. Modelləşdirmə Euan Smithers tərəfindən həyata keçirilir. Kredit: Euan Smithers
Gündəlik məlumat üçün Phys.org-a etibar edən 100.000-dən çox abunəçi ilə elm, texnologiya və kosmosdakı ən son yenilikləri kəşf edin . Pulsuz bülletenimizə abunə olun və vacib olan nailiyyətlər, innovasiyalar və tədqiqatlar haqqında gündəlik və ya həftəlik yeniliklərdən xəbərdar olun .
Adaksial və abaksial tərəflər arasındakı uyğunlaşma fərqlərinə nə səbəb olur?
Doktor Robinson deyir ki, bu fərqlər çox güman ki, yarpağın iki tərəfi arasındakı fərqli böyümədən qaynaqlanır.
“Adaksial tərəfdə daha sürətli böyümə daha çox dartılma stressinin relaksasiyasına səbəb olur, abaksial tərəfdə isə daha yavaş böyümə daha ardıcıl dartılma stressi nümunələrini qoruyur və daha koordinasiyalı stomatal uyğunlaşmaya töhfə verir”, – deyə o bildirib.
Zəifləmiş hüceyrə adgeziyası olan mutantlardan istifadə edərək stress nümunələrinin vizuallaşdırılması
Həndəsə, böyümə və mexaniki gərginliyin nisbi töhfələrini ayırd etmək üçün komanda hüceyrə nəsillərini izləmək və bölünmə istiqamətlərini ölçmək üçün zaman fasiləsi görüntüləməsindən və qabaqcıl görüntü analizindən istifadə etdi. Onlar zəifləmiş hüceyrə adgeziyasına malik mutant bitkilərdən istifadə etdilər ki, bu da stress nümunələrinin yarpaq səthində çatlar kimi görünməsinə imkan verdi.
Yarpaq əyilməsi ilə mexaniki gərginliyin tətbiqi
Çox kiçik toxumalara mexaniki stress tətbiq etmək çətin ola bilər.
“Yarpaqların səthindəki stress modellərində dəyişiklik yaratmaq üçün yarpaqları əyməyin bir yolunu tapdıq. Bunun stomataların istiqamətini dəyişdirmək üçün kifayət olduğunu aşkar etdik”, – deyə Dr. Serra bildirib.
Stomata istiqamətinə ikili təsirlər
Onların təhlilləri göstərdi ki, stomatal bölünmələr əksər hallarda hüceyrənin uzun oxu ilə uyğunlaşsa da, xüsusən də daha izotrop formalara malik hüceyrələrdə orqan miqyaslı dartılma stressinin proqnozlaşdırılan nümunələri ilə də uyğunlaşa bilər.
Bu tapıntı, hüceyrə bölünmələrinin çox vaxt maksimum mexaniki gərginlik istiqamətini izlədiyi digər bitki toxumalarındakı müşahidələrlə uyğun gəlir.
Doktor Robinson bildirib ki, “Həndəsə stomatal istiqamətləndirməni idarə edən dominant amil kimi görünür, lakin müəyyən kontekstlərdə mexaniki stress üstünlük təşkil edə bilər. Bu ikili nəzarət toxuma boyunca hüceyrə davranışını əlaqələndirməyə kömək edə bilər.”
Tədqiqat stomatal istiqamətin funksiyaya necə təsir etdiyini birbaşa sınaqdan keçirməsə də, tədqiqatçılar stomatanın mexaniki gərginlik nümunələri ilə uyğunlaşdırılmasının məsamələrin nə qədər səmərəli açılıb bağlanmasını optimallaşdıra biləcəyini təklif edirlər.
Doktor Robinson bildirib ki, “Omuzcuqlar özləri qonşu hüceyrələrə mexaniki qüvvələr yaratdıqları üçün stressə qarşı həssaslıq ümumi performansı yaxşılaşdıran şəkildə yeni omuzcuqların yerləşdirilməsinə də kömək edə bilər”.
“İşimiz mexaniki kontekstin bioloji nəticələri necə formalaşdırdığını vurğulayır. Bitkilərin bütün orqanlara yayıla bilən nümunələri necə yaratması barədə hələ öyrəniləcək çox şey var.”
Nəşr detalları
Leo Serra və digərləri, Hüceyrə həndəsəsi və mexaniki gərginlik koordinatının stomatal bölünmə istiqaməti, Hüceyrə Hesabatları (2026). DOI: 10.1016/j.celrep.2026.117366
Jurnal məlumatı: Mobil Hesabatlar
Əsas anlayışlar
inkişaf biologiyasımorfologiya (bioloji)qaya çəyirdəyi
Kembric Universiteti tərəfindən təmin edilir
