Şirin su gölməçəsinə baxaraq, çoxluqlarda üzən oval formalı yarpaqları olan kiçik yaşıl bitkiləri görə bilərsiniz. Böyümüş gölməçələrdə bu bitkilər suyun səthini örtür. Duckweed və ya su mərciməkləri adlanan bu bitkilər o qədər sürətlə böyüyə bilər ki, cəmi bir-iki gündə sayını ikiqat artıra bilərlər. Ancaq o gölməçədə görə bilmədiyin şey bitkilər və onları işğal etməyə çalışan mikroblar arasındakı təkamül döyüşüdür.

Bitkilər ətrafdakı mikroblardan çox asılıdır. Bir bitkini müşayiət edən bakteriya, virus, göbələk və digər mikrobların icmasına mikrobiom deyilir.

Mikrobiomlar tez-tez müəyyən bir yerdəki bir bitki növünə xasdır. Çox vaxt bitkinin mikrobiomunun bir hissəsi olan faydalı mikroblar var. Ancaq eyni zamanda, bitkilərin özlərini müdafiə etmələri lazım olan patogen mikroblar var. Bitkilərin patogenlərə qarşı özlərini necə müdafiə etdiyini və ya bunu bacarmadığını başa düşmək elm adamlarına bioenerji məhsullarından faydalanmaq üçün mikrobiomları daha yaxşı idarə etməyi öyrənməyə kömək edə bilər.

Enerji Departamentinin Elm Ofisi tərəfindən dəstəklənən elm adamları bakteriyaların bitkilərin hormonları ilə necə qarşılıqlı əlaqədə olduğunu və onların böyüməsinə necə təsir etdiyini araşdırırlar.

Təkamül nümayişi

Bitkilərin mikroblara qarşı müdafiə xəttlərindən biri stomalardır. Stomatalar bitkilərin yarpaqlarında, gövdələrində, çiçəklərində və köklərində karbon qazını qəbul etmək və oksigen və su buraxmaq üçün açılıb bağlanan kiçik məsamələrdir. Onlar şəhərin qapısı kimi çıxış edirlər. Qapılar kimi, stomalar da bakteriyalara daxil olmaq üçün fiziki bir maneə yaradır. Bitkidə qoruyucu hüceyrələrin stomatanı açıq və ya qapalı saxlamasını tənzimləyən hormonlar var. Ancaq bəzi bakteriyalar bu sistemi sındıra bilər.

Bu təkamülün digər əsas oyunçusu auksinlər adlanan bitki hormonlarıdır. Auxinlər bitkilərin böyüməsinə və inkişafına təsir edən vacib hormonlar sinfidir. Təbiətdə ən çox yayılmış auxinə İndol-3 sirkə turşusu – qısaca IAA deyilir.

Bitkilərdə İAA hüceyrələrin uzunluğuna, bitkilərin cazibə istiqamətinə reaksiyasına və köklərin quruluşuna təsir göstərir. Patogenlərdən qorunmaq üçün bitkilər IAA-nın təsirini azalda bilər. Bitkilərin həm böyüməsi, həm də özlərini müdafiə etməsi lazım olduğundan, lazım olduqda IAA-nı artırmaq və ya azaltmaq vacibdir.

Ancaq təkamüldə tez-tez baş verdiyi üçün bəzi bakteriyalar bu müdafiədə bir çat tapdılar. Bitkilərlə əlaqəli olan bakteriyalar da IAA əmələ gətirir və bunu bitkilərlə eyni şəkildə edirlər. Bu prosesin bir hissəsi olaraq, bu bakteriyaların bəziləri bitkilərin IAA idarəçiliyinə üstünlük verdilər. Bitkilərin kimyəvi yollarına və böyüməsinə təsir etmək üçün kifayət qədər IAA istehsal edirlər.

Bu bakteriyalardan təsirlənən auxin yolları olan bitkilər, olmayanlara nisbətən daha qısa ilkin köklər böyüdürlər. Onlar həmçinin torpağın səthinə paralel uzanan daha çox kök yetişdirirlər və daha çox kök tükləri (kökün səth təbəqəsindən tumurcuqlanan kiçik kök hüceyrələri) olur.

https://googleads.g.doubleclick.net/pagead/ads?client=ca-pub-0536483524803400&output=html&h=188&slotname=8188791252&adk=1687169288&adf=1857921027&pi=t.ma~as.8188791252&w=750&abgtt=6&fwrn=4&lmt=1726210919&rafmt=11&format=750×188&url=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fnews%2F2024-09-evolutionary-battleground-microbes.html&wgl=1&uach=WyJXaW5kb3dzIiwiMTUuMC4wIiwieDg2IiwiIiwiMTI4LjAuNjYxMy4xMzgiLG51bGwsMCxudWxsLCI2NCIsW1siQ2hyb21pdW0iLCIxMjguMC42NjEzLjEzOCJdLFsiTm90O0E9QnJhbmQiLCIyNC4wLjAuMCJdLFsiR29vZ2xlIENocm9tZSIsIjEyOC4wLjY2MTMuMTM4Il1dLDBd&dt=1726210902214&bpp=1&bdt=131&idt=49&shv=r20240911&mjsv=m202409090101&ptt=9&saldr=aa&abxe=1&cookie=ID%3Ddd084782a3980897%3AT%3D1725971170%3ART%3D1726210670%3AS%3DALNI_Ma1uv12HX_ctV-7loP2Dla_dLGslw&eo_id_str=ID%3D6cdee71e935b6dcb%3AT%3D1725971170%3ART%3D1726210670%3AS%3DAA-AfjZEH1DAbfRV50frmhACTroQ&prev_fmts=0x0&nras=1&correlator=3220665003506&frm=20&pv=1&rplot=4&u_tz=240&u_his=1&u_h=1080&u_w=1920&u_ah=1032&u_aw=1920&u_cd=24&u_sd=1&dmc=8&adx=447&ady=2590&biw=1903&bih=911&scr_x=0&scr_y=0&eid=44759876%2C44759927%2C44759837%2C31086852%2C44795921%2C95338227%2C95341664%2C95342457%2C31086974%2C95341671%2C31061690&oid=2&pvsid=3634313471015334&tmod=2134885222&uas=0&nvt=1&ref=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fsort%2Fdate%2Fall%2F&fc=1920&brdim=0%2C0%2C0%2C0%2C1920%2C0%2C0%2C0%2C1920%2C911&vis=1&rsz=%7C%7CpeEbr%7C&abl=CS&pfx=0&fu=128&bc=31&bz=0&td=1&tdf=2&psd=W251bGwsbnVsbCxudWxsLDNd&nt=1&ifi=2&uci=a!2&btvi=1&fsb=1&dtd=17710

Prosesə nəzər salmaq

Bu təkamül döyüşləri sadəcə ekoloji möcüzə deyil. Onlar həmçinin bioenerji məhsuldarlığı, kənd təsərrüfatı məhsuldarlığı və konservasiya üçün vacibdir. Bakteriyaların bitki hormonlarını necə, nə vaxt və harada istehsal etdiklərinin qrafiki elm adamlarına bitkilərin dəyişən mühitə necə uyğunlaşdığını anlamağa kömək edə bilər.

Bitki mikrobiomundan xüsusi hormon istehsalını artırmaq və ya sintetik mikrobiom yaratmaq fermerlərə məhsulun böyüməsini yaxşılaşdırmağa kömək edə bilər. Patogenlərin kök böyüməsinə və ümumi biokütləyə necə təsir etdiyini bilmək alimlərə bioyanacaq hazırlamaq üçün həmin bitkiləri yetişdirərkən bu problemlərin qarşısını almağa imkan verə bilər.

Bu əlaqəni araşdırmaq üçün Rutgers Universiteti, Tennessi Universiteti və Şimali Karolina Universitetindən olan tədqiqatçılar duckweed-i tədqiq ediblər . Duckweed kimi tanınan bitki cinsi son dərəcə geniş yayılmış və yaxşı öyrənilmişdir. Elm adamları onun genetikası, o cümlədən duckweed-in müxtəlif populyasiyaları arasında DNT ardıcıllığının dəyişməsi haqqında çoxlu məlumata malikdirlər.

Əvvəlki araşdırmada qrup vəhşi təbiətdəki ördək otu mikrobiomundan nümunə götürdü və onun bir çox adi bitkilərə bənzədiyini aşkar etdi. Təhlil etdikləri 47 bakteriya ştammının demək olar ki, 80%-i IAA-ya oxşar birləşmələr istehsal etmişdir. Ətraf Mühitin Molekulyar Elmləri Laboratoriyasının (DOE Office of Science istifadəçi obyekti) alimlərinin dəstəyi ilə komanda bu suşlardan 21-i ilə ördək otu tinglərini aşıladı.

Müalicə olunan tinglərin bəziləri kök inkişafında müntəzəm “yabanı tip” idi. Bəzi bitkilərdə aktiv auxin IAA istehsal edən başqa bakteriya ştammları var idi. Bunlarda bitkilərin kökləri çox qısalmış və daha çox budaqlanmışdır. Eynilə, auksinlərin varlığını hiss etmək üçün tələb olunan geni olmayan bitkilər yabanı tipli bitkilərə nisbətən IAA-ya daha az həssas idi. Bu bitkilər IAA istehsal edən bakteriyalara cavab vermədi.

İşğalın aşkarlanması

Təəccüblüdür ki, 21 bakteriya ştamından yalnız dördü elm adamlarının gözlədiyi şəkildə bitki böyüməsinə təsir göstərmişdir. Təsadüfi deyil ki, sınaq borularında ən çox IAA istehsal edənlər onlar idi. Görünür ki, qalanları IAA ilə əlaqəli bəzi birləşmələr istehsal edə bilsə də, miqdarlar bitkilərdən reaksiya vermək üçün kifayət deyildi. Bu dördü bitkilərin müdafiəsini keçməkdə olduqca yaxşı görünürdü.

Bəs bu bakteriyalar IAA və ya başqa bir yanaşmaya görə müdafiədən keçdi? Alimlər bu suala auksini tənzimləyən geni olmayan mutant bitkiləri tədqiq edərək cavab verdilər. Onlar tapdılar ki, bakteriyalar sadəcə bitki hüceyrələrinə keçə və mutant bitkiləri koloniyalaşdıra bilməz. Aydındır ki, bu bakteriyalar öz xeyrinə işləmək üçün auksin sistemini sındırmaq üçün bir yol tapmışdılar.

Növbəti sual bakteriyaların haradan daxil olması idi. Bitkilərin stomatları bir müdafiə mexanizmi olsa da, həm də zəiflikdir. Tədqiqatçılar xüsusi boyalar və mikroskoplardan istifadə edərək vəhşi tipli ördək otu stomalarında çoxlu işğalçı bakteriyalar tapdılar. Bunun əksinə olaraq, mutant bitkilərdəki bakteriyaların əksəriyyəti stomata yerləşə bilmədiyi səthdə idi. Bir işğalçının divarlarla əhatə olunmuş şəhərin qapılarında mühafizəçiləri aldatması kimi, müvəffəqiyyətli bakteriyalar mühafizə hüceyrələrini aldatmaq üçün auksin sistemindən istifadə etdilər.

Bitkilər və bakteriyalar arasında bu təkamüllü çəkişmənin yalnız bir hissəsini izləmək, bitkilərin IAA istehsal edən bakteriyalara qarşı çoxlu müdafiə mexanizmlərinə malik olduğunu göstərir.

Bitkilərin yarpaqları və gövdələri yerin üstündə asanlıqla göründüyü halda, kooperativ və rəqabətli davranışın bütöv bir kompleks sistemi gözdən gizlənir. Bu əlaqələri işıqlandırmaqla elm adamları bioyanacaq üçün bitkilərin daha dayanıqlı şəkildə yetişdirilməsinin təməlini qoyurlar.

ABŞ Energetika Nazirliyi tərəfindən təmin edilmişdir