Krişna Ramanujan, Kornel Universiteti

Gaby Clark tərəfindən redaktə edilmiş , Robert Eqan tərəfindən nəzərdən keçirilmişdir

 Redaktorların qeydləriTranspirasiyaya stomatal və qeyri-stomatal nəzarət. Kredit: Milli Elmlər Akademiyasının Materialları (2025). DOI: 10.1073/pnas.2504862122

Cornell tədqiqatçıları bitkilərin suyu tənzimləməsinin o qədər fundamental olduğunu kəşf etdilər ki, bu da bitki biologiyası dərsliklərini dəyişdirə və quraqlığa daha dözümlü bitkilərin yetişdirilməsinə qapı aça bilər.

Alimlər indiyə qədər yarpağın səthində atmosferlə həm su buxarını, həm də karbon qazını mübadilə edən stoma adlanan məsamələrin bitkinin su itkisini tənzimləyən yeganə vasitəsi olduğuna inanırdılar.

Lakin yeni bir araşdırma ilk dəfə olaraq suyun tənzimlənməsinin yarpaq səthinin altında, fotosintez edən hüceyrələrin membranlarında necə baş verdiyini izah edir. Nəticə yarpaqların içərisində suyun vəziyyətini ölçən Kornell tərəfindən hazırlanmış nanoölçülü sensor olan AquaDust sayəsində mümkün olmuşdur.

“Kəşf etdiyimiz şey, suyun kökdən yarpaqların içərisində buxarlandığı yerə transpirasiya zamanı keçdiyi uzun yolun son 100 mikronunda baş verir” dedi Abe Strook, Qordon L. Dibble ’50 Kornel Mühəndisliyində Smith Kimya və Biomolekulyar Mühəndislik Məktəbinin professoru.

Strookun laboratoriyasında doktorant olan Sabyasachi Sen və AquaDust-u inkişaf etdirmiş keçmiş Stroock laboratoriyasının üzvü, hazırda Kubbly adlı startapın həmtəsisçisi və CEO-su olan Piyush Jain, Milli Elmlər Akademiyasının Proseslərində dərc edilmiş tədqiqatın ilk həmmüəllifləridir . Jain və Stroock qəzetin həmmüəllifləridir.

Bitkilərdə köklər tərəfindən udulan su ksilem adlanan damar toxumasına doğru hərəkət edir. Yarpaqlarda ksilemdən gələn su fotosintez edən mezofil hüceyrələrindən kiçik hüceyrələrarası hava boşluqlarına buxarlanır və burada su buxarı kimi stomalardan çıxır.

Bu araşdırma, mezofil hüceyrələrinin su ilə doymuş qalmasına baxmayaraq, onların ətrafındakı kiçik hüceyrələrarası boşluqların çox quruya biləcəyini müəyyən etdi. Su vəziyyətindəki bu fərq, su stomata ilə birlikdə su axınının ikinci tənzimləyicisini təmin edərək, mezofil hüceyrələrin membranları boyunca hərəkət edərkən yaranır.

AquaDust gizli su dinamikasını ortaya qoyur

Suyun yarpağın içində necə hərəkət etdiyini göstərən bir pəncərənin olması tapıntını mümkün etdi.

“Bizim laboratoriyamız hüceyrə miqyasında su stresinin dinamikasını ölçmək üçün yarpaqlardakı kiçik hava məkanlarına nəzər salmaq üçün bir alət hazırladı” dedi Strook, mezofil bölgəsindəki hüceyrələrarası boşluqları tutan və suyun yarpaqlarda mövcudluğuna əsaslanaraq şişən və büzülən AquaDust adlı yumşaq, sintetik, su uducu gel.

AquaDust həmçinin boya molekullarının bir-birinə nə qədər yaxın olmasından asılı olaraq flüoresan boyalar ehtiva edir. Fiber optika və ya flüoresan mikroskopiya tədqiqatçılara işıq saçmağa və yarpaqdakı yerli su gərginliyini aşkar edən spektral ölçmə almağa imkan verir.

Quraqlığa davamlı bitkilər üçün təsirlər

Kəşf vacibdir, çünki bitki yetişdiriciləri sudan daha səmərəli məhsul yetişdirmək üçün yeni yollar axtarırlar, lakin stomataların tənzimlədiyi proseslər unikal problemlər yaratmışdır.

Bitkilər enerji və böyümə üçün şəkər hazırlamaq üçün fotosintez üçün karbon qazı alır. Ancaq su qıt olduqda, stomata nəm saxlamağa yaxındır, bu da karbon qəbulunu məhdudlaşdırır və böyüməyi yavaşlatır. Böyümə və suya qənaət arasındakı mübadilə sudan istifadənin səmərəliliyini artırmağa çalışan seleksiyaçılar üçün maneələr yaradır, lakin tədqiqat bunun ətrafında potensial bir yol ortaya qoyur.

“Biz karbonun assimilyasiyasına zərər vermədən yarpaqlardan atmosferə həddindən artıq su itkisini seçici şəkildə bloklayan və bununla da sudan istifadənin səmərəliliyini artıran yeni bir xüsusiyyət kəşf etdik” dedi.

Tədqiqatçılar daha çox sudan səmərəli qarğıdalı yetişdirməyi daha yaxşı başa düşmək üçün qlobal kənd təsərrüfatı şirkəti olan Corteva Agriscience ilə işləyirlər. “Əgər dünya bunun üçün yetişdirmək istəyirsə, növbəti addım bu xüsusiyyəti hansı genlərin idarə etdiyini anlamaqdır” dedi Sen.

Daha çox məlumat: Piyush Jain et al, Mezofil simplazması və hüceyrələrarası hava boşluqları arasında keçiriciliyin itirilməsi transpirasiyanın stomatal nəzarətini izah edir, Milli Elmlər Akademiyasının əsərləri (2025). DOI: 10.1073/pnas.2504862122

Jurnal məlumatı: Milli Elmlər Akademiyasının Materialları 

Cornell Universiteti tərəfindən təmin edilmişdir