WEST LAFAYETTE, Ind. - Purdue Universitetinin alimlərinin fikrincə, sadə şəkərlər bitki hüceyrə divarlarının polad kimi möhkəmliyini qorumaq üçün lazım olan bioloji siqnallardır.
"Bu, bitki böyüməsi mexanikasında həqiqətən fundamental kəşfdir və nəticədə bir neçə praktik tətbiqi ola bilər" dedi botanika və bitki patologiyası professoru Nik Karpita. "Bunlara məhsul bitkisinin ölçüsünə və formasına nəzarət, meyvə və tərəvəzlərin arzu olunan tekstura xüsusiyyətlərini yaxşılaşdırmaq və digər bitki struktur amillərini dəyişdirmədən bitki hüceyrə divarlarında qida liflərini artırmaq daxildir."
Bu məqsədlərə çatmazdan əvvəl alimlər bitki hüceyrə divarlarının necə yaradıldığı və təkamül etdiyi haqqında mümkün qədər çox şey öyrənməlidirlər.
Bitki hüceyrə divarları quruluşu güclü edən sadə şəkərlərin və ya polimerlərin çoxlu müxtəlif zəncirləri ilə birləşən kiçik bitki liflərinin kompozitləridir, Carpita dedi. Bitkilər inkişaf etdikcə hüceyrə divarlarının necə dəyişdiyini öyrənərkən onun tədqiqat qrupu fermentin böyümə zamanı polimerləri dəyişdirmək üçün qalaktoza adlı sadə süd şəkərinə ehtiyac duyduğunu kəşf etdi.
Alimlər öz tapıntılarını Bitki Fiziologiyası jurnalının yanvar sayında bildirirlər.
"Bir bitki hüceyrəsi mahiyyət etibarilə konsentrik halqalar və ya sellüloza makaralarıdır, buna görə də hüceyrələr genişləndikdə divarın mikrofibrilləri bir-birindən ayrılır" dedi Karpita. “Böyümə zamanı sintez edilən yeni mikrofibrillər və ya kiçik üzvi bitki lifləri davamlı olaraq daxili halqalardan xarici halqalara inteqrasiya olunur.
"Bu proses hüceyrə öz uzunluğundan 100 və ya 1000 dəfə artdıqda belə divarın qalınlığının dəyişməsinin qarşısını alır."
Bitki hüceyrəsinin böyüməsi zamanı divarın möhkəmliyini təmin etmək üçün lazım olan qalaktozun bəzi uzun polimerlərə bağlandığını söylədi. Bununla belə, sadə şəkərləri olmayan anormal bitkilər və ya mutantlar hüceyrə divarının dartılma gücünü itirirlər.
Bir neçə sadə şəkər molekuluna malik şəkər polimeri olan Xyloglucan, sellüloza makaralarını bir-birinə bağladığını söylədi. Ksiloglukan endo-transqlükozilaz və ya XET adlı ferment mikrofibrillərin ayrılmasına imkan vermək üçün hüceyrə böyüməsi zamanı bağı qırır. Bununla belə, XET qırılan polimerin bir ucundan asılır, beləliklə boşluğu doldurmaq üçün yeni bir selüloz fibril əmələ gəldikdə, enzim dartılma gücünü saxlamaq üçün selülozu əvəz etmək üçün köhnə və yeni ksiloqlukanları bir araya gətirir. Bu proses təkcə hüceyrə divarının böyüməsinə imkan vermir, həm də böyümənin nəhayət dayandırılmasının yoludur.
"Bitki hüceyrələri böyüdükdə, bir-birinə qarışan molekulların hüceyrə divarlarını boş altmaq üçün bir mexanizm var ki, şəkər bu mikrofibrilləri bir-birindən ayıra bilsin" dedi Carpita."Qalınlıq pozulmur, çünki yeni sellüloza mikrofibrilləri boşluğu doldurur. Ksiloqlukanlar mikrofibrillərin yeni konfiqurasiyaları ətrafında yenidən bağlanmasa və ya yenidən əlaqələndirilməsə, hüceyrələr qeyri-müəyyən müddətə genişlənməyə davam edəcək."
Ümumi tədqiqat bitkisi Arabidopsis istifadə edərək, tədqiqatçılar mutantlara baxdılar və anormal inkişaf edənlər tapdılar. Alimlərin tədqiq etdiyi mutantların embrion bitki gövdələrinin altında hipokotillər adlanan və qabarıq olan bir sahə var idi.
"Biz fermenti təcrid etdik, ayrı-ayrı polimerləri təcrid etdik və ksiloglukanda sadə şəkər qalaktozunun olmaması halında onların fəaliyyətinin ciddi şəkildə pozulduğunu göstərdik" dedi Karpita. "Zavodda bunun nəticəsidir ki, hüceyrə divarlarının dartılma gücü normalın yarısından azdır.
"Onlar həqiqətən zəif hüceyrələrdir və qabarıq olurlar. Bu toxuma adətən olduğu kimi həqiqətən gözəl və sütunvari olmaq əvəzinə, bir az y altaq olurlar. Biz belə nəticəyə gəldik ki, bu qalaktoza əlavələri XET-in genişlənməyə imkan vermək üçün ksiloglukanların harada kəsiləcəyini tanıması və sonra onları yenidən bağlaması üçün tələb olunur."
Alimlər bütün genlərin əmələ gəlməsi, inkişafı və böyüməsindəki funksiyasını təyin edərək hüceyrə divarının əmələ gəlməsinə necə nəzarət edəcəyini öyrənmək istəyirlər. Bu, onlara yeməkdən tutmuş stula qədər bir çox gündəlik məhsulları təkmilləşdirməyə imkan verə bilər.
Bu tədqiqatda iştirak edən digər tədqiqatçılar hazırda Corciya Universitetinin Kompleks Karbohidrat Tədqiqat Mərkəzindən olan Maria Peñadır; və Peter Ryden və Andrew C. Smith, Qida Tədqiqatları İnstitutu, Norviç Araşdırma Parkı, Colney, İngiltərə; və Michael Madson, Lafayette, Ind.
ABŞ Kənd Təsərrüfatı Departamentinin Milli Tədqiqat Təşəbbüsü Rəqabətli Qrantlar Proqramı və Böyük Britaniyanın Biologiya Elmləri Tədqiqat Şurası bu tədqiqatı maliyyələşdirib.
Əlaqədar Veb saytlar:
Bitki Fiziologiyası:
Purdue Universitetinin hüceyrə divarının genomikası:
Purdue Botanika və Bitki Patologiyası Departamenti:
Nichols Carpita: http://www.btny.purdue.edu/faculty/carpita Milli Araşdırma Təşəbbüsü:
