Stoma adlanan yarpaqların səthindəki mikroskopik məsamələr buxarlanma nəticəsində nə qədər su itirdiklərini idarə edərək bitkilərin “nəfəs almasına” kömək edir. Bu stoma məsamələri də fotosintez və böyümə üçün karbon dioksidin qəbulunu təmin edir və idarə edir.

Hələ 19-cu əsrdə elm adamları bilirdilər ki, bitkilər sərinləmək üçün stomata su buxarı göndərərək stomata məsamə deşiklərini genişləndirirlər . Bu gün qlobal temperatur və istilik dalğalarının artması ilə stoma məsamələrinin genişlənməsi bitkilərə istilik zərərini minimuma endirən əsas mexanizm hesab olunur.

Lakin bir əsrdən artıqdır ki, bitki bioloqları artan temperaturlara cavab olaraq artan stomatal “nəfəs alma” və transpirasiya proseslərinin arxasında duran genetik və molekulyar mexanizmlərin tam uçotundan məhrumdurlar.

Kaliforniya Universiteti San Dieqo Biologiya Elmləri Məktəbi Ph.D. tələbə Nattiwong Pankasem və professor Julian Schroeder bu mexanizmlərin ətraflı mənzərəsini yaratdılar. “New Phytologist” jurnalında dərc olunmuş onların tapıntıları , bitkilərin artan temperaturla mübarizə aparmaq üçün istifadə etdiyi iki yolu müəyyən edir.

“Qlobal temperaturun artması ilə, açıq-aydın istilik dalğalarının təsirindən kənd təsərrüfatı üçün təhlükə var” dedi Şröder. “Bu tədqiqat, artan temperaturun bir genetik yol (mexanizm) tərəfindən stomatal açılışa səbəb olduğu kəşfini təsvir edir , lakin istilik daha da artarsa, stomatal açılışı artırmaq üçün işə başlayan başqa bir mexanizm var.”

https://googleads.g.doubleclick.net/pagead/ads?gdpr=0&us_privacy=1—&gpp_sid=-1&client=ca-pub-0536483524803400&output=html&h=183&slotname=8188791252&adk=2823516881&adf=1857921027&pi=t.ma~as.8188791252&w=730&abgtt=6&fwrn=4&lmt=1728969794&rafmt=11&format=730×183&url=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fnews%2F2024-10-temperatures-mechanisms-response.html&wgl=1&uach=WyJXaW5kb3dzIiwiMTUuMC4wIiwieDg2IiwiIiwiMTI5LjAuNjY2OC45MCIsbnVsbCwwLG51bGwsIjY0IixbWyJHb29nbGUgQ2hyb21lIiwiMTI5LjAuNjY2OC45MCJdLFsiTm90PUE_QnJhbmQiLCI4LjAuMC4wIl0sWyJDaHJvbWl1bSIsIjEyOS4wLjY2NjguOTAiXV0sMF0.&dt=1728836009831&bpp=1&bdt=3603&idt=95&shv=r20241009&mjsv=m202410090101&ptt=9&saldr=aa&abxe=1&cookie=ID%3Ddd084782a3980897%3AT%3D1725971170%3ART%3D1728969557%3AS%3DALNI_Ma1uv12HX_ctV-7loP2Dla_dLGslw&eo_id_str=ID%3D6cdee71e935b6dcb%3AT%3D1725971170%3ART%3D1728969557%3AS%3DAA-AfjZEH1DAbfRV50frmhACTroQ&prev_fmts=0x0%2C730x280%2C928x1012&nras=2&correlator=402251156205&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=457&ady=1876&biw=1903&bih=859&scr_x=0&scr_y=0&eid=44759875%2C44759926%2C44759837%2C31087803%2C31087889%2C31087941%2C44795921%2C95341936%2C95343454%2C95344525%2C95344777%2C31087977&oid=2&psts=AOrYGsmZGuUQbGFe6zSxbPoZ2Kgs_6WNvLAmvkKi5MNUNazwfQOkAitZIS_tRXwF_ZasnQH4-rSTyLMy7UkTvbcoOJCOMEY&pvsid=752640362292982&tmod=982980137&uas=0&nvt=3&ref=https%3A%2F%2Fphys.org%2F&fc=1920&brdim=0%2C0%2C0%2C0%2C1920%2C0%2C0%2C0%2C1920%2C859&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=3&uci=a!3&btvi=1&fsb=1&dtd=M

Onilliklər ərzində elm adamları tələb olunan mürəkkəb ölçmə prosesləri səbəbindən artan temperatur vasitəçiliyi ilə stoma açılışlarının altında yatan mexanizmləri deşifrə etmək üçün aydın bir üsul tapmaq üçün mübarizə apardılar. Çətinliyin kökündə havanın rütubətinin (buxar təzyiqi fərqi və ya VPD kimi də tanınır) temperatur yüksəldikdə sabit dəyərlərə təyin edilməsi ilə məşğul olan mürəkkəb mexanika və temperatur və rütubət reaksiyalarını ayırmağın çətinliyi dayanır.

Pankasem artan temperaturda yarpaqların VPD-ni sabit dəyərlərə sıxmaq üçün yeni bir yanaşma inkişaf etdirərək bu problemi həll etməyə kömək etdi. Daha sonra o, mavi işıq sensorları, quraqlıq hormonları, karbon qazı sensorları və temperatura həssas zülallar kimi faktorlar da daxil olmaqla, stomatal temperatur reaksiyalarının genetik mexanizmlərini izah etdi.

Bu tədqiqat üçün vacib olan yeni nəsil qaz mübadiləsi analizatoru idi ki, bu da VPD-yə təkmilləşdirilmiş nəzarətə imkan verir (VPD-ni sabit dəyərlərə sıxaraq). Tədqiqatçılar indi bütün canlı bitkilərdən yarpaqları çıxarmağa ehtiyac olmadan stomatal açılışa temperaturun təsirini aydınlaşdıran təcrübələr apara bilərlər.

Nəticələr stomatal istiləşmə reaksiyasının bitki nəsillərində tapılan bir mexanizm tərəfindən diktə edildiyini ortaya qoydu. Bu araşdırmada Pankasem iki bitki növünün, yaxşı öyrənilmiş alaq otu növü olan Arabidopsis thaliana və buğda, qarğıdalı və düyü kimi əsas taxıl bitkiləri ilə əlaqəli çiçəkli bitki olan Brachypodium distachyonun uyğun bir modeli təmsil edən genetik mexanizmlərini araşdırdı. bu bitkilər üçün.

Tədqiqatçılar karbon qazı sensorlarının stomatal istiləşmə-soyutma reaksiyalarında mərkəzi oyunçu olduğunu aşkar etdilər. Karbon qazı sensorları yarpaqların sürətlə istiləşməsini aşkar edir. Bu, istiləşən yarpaqlarda fotosintezin artmasına səbəb olur ki, bu da karbon qazının azalması ilə nəticələnir. Bu, stomatal məsamələrin açılmasına səbəb olur və bitkilərin karbon dioksid qəbulunun artmasından faydalanmasına imkan verir.

Maraqlıdır ki, tədqiqat həm də ikinci istilik reaksiya yolunu tapdı. Həddindən artıq istilik altında bitkilərdə fotosintez gərginləşir və azalır və stomatal istilik reaksiyasının karbon dioksid sensor sistemini keçərək normal fotosintezlə idarə olunan reaksiyalarla əlaqəni kəsdiyi aşkar edilmişdir. Bunun əvəzinə, stomata soyutma mexanizmi kimi “tərləmək” üçün arxa qapıdan evə daxil olmaqdan fərqli olaraq ikinci bir istilik reaksiyası yolundan istifadə edir.

“Bitkilərin fotosintezdən fayda əldə etmədən stomalarını açdıqları ikinci mexanizmin təsiri bitki bitkilərinin sudan istifadə səmərəliliyinin azalması ilə nəticələnəcək” dedi Pankasem. “Tədqiqatımıza əsasən, bitkilərin qəbul edilən CO ₂ vahidi üçün daha çox su tələb etməsi ehtimal olunur . Bunun məhsul istehsalı üçün suvarmanın planlaşdırılmasına və ekosistemlərdə bitkilərin artan transpirasiyasının cavab olaraq hidroloji dövrəyə genişmiqyaslı təsirlərinə birbaşa təsir göstərə bilər. qlobal istiləşməyə.”

ABŞ Milli Elm Fondunun proqram direktoru Richard Cyr, “Bu iş sosial problemlərin həllində, kənd təsərrüfatı kimi əsas sahələrdə davamlılığın yaradılmasında və potensial olaraq bioiqtisadiyyatda irəliləyişdə maraqla əsaslanan, fundamental tədqiqatların əhəmiyyətini göstərir” dedi. Biologiya Elmləri Müdirliyi. “Daha yüksək temperaturda stomat funksiyasının əsasını idarə edən molekulyar mürəkkəbliklərin daha çox dərk edilməsi temperaturun qlobal artımı şəraitində əkinçilik üçün lazım olan suyun miqdarını məhdudlaşdırmaq üçün strategiyalara səbəb ola bilər .”

Əlindəki yeni detallarla Pankasem və Schroeder indi ikinci dərəcəli istilik reaksiya sisteminin arxasında olan molekulyar və genetik mexanizmləri başa düşməyə çalışırlar.

Araşdırmanın həmmüəllifləri: Nattiwong Pankasem, Po-Kai Hsu, Bryn Lopez, Peter Franks və Julian Schroeder.

Daha çox məlumat: Nattiwong Pankasem et al, İstiləşmə fotosintezin gücləndirilməsi və mühafizə hüceyrəsi CO ₂ hissiyyatı ilə stomatal açılışı tetikler, halbuki daha yüksək temperaturlar fotosintezlə əlaqəli olmayan reaksiyaya səbəb olur, New Phytologist (2024). DOI: 10.1111/nph.20121

Jurnal məlumatı: Yeni Fitoloq 

Kaliforniya Universiteti – San Dieqo tərəfindən təmin edilmişdir