Soğuğa duyarlılık, bazı temel bitkiler için önemli bir zorluk teşkil etmektedir. Bu bitkilerin soğuk iklimlendirme yeteneklerine sahip olabileceğine dair bir gösterge olsa da, özellikle CRT bağlayıcı faktör (CBF) ailesini içeren moleküler dinamikler tam olarak araştırılmamıştır.
Ilıman bitkiler ile domates gibi tropik türler arasındaki soğuk toleransı eşitsizliği başlıca endişe kaynağı olmuştur. Buna ek olarak, kriyoprotektanlar olarak adlandırılan küçük metabolitlerin akümülasyonu, bitkilerin düşük sıcaklıklardan kaynaklanan hasara karşı direnç göstermesinde önemli bir rol oynamaktadır.
Bu karmaşıklığa ek olarak, bitkinin sirkadiyen saati de potansiyel olarak soğuğa tepki mekanizmasıyla iç içe geçmektedir. Küresel iklim değişikliği nedeniyle öngörülemeyen hava modelleriyle karşı karşıya kaldıkça, bu karmaşık süreçleri anlamak mahsul sağlığını korumak için çok önemli hale geliyor.
Temmuz 2023’te Horticulture Research, “Chilling stress drives organ-specific transcriptional cascades and dampens diurnal oscillation in tomato.” başlıklı bir araştırma makalesi yayımladı.
Araştırmacılar ilk olarak, 18 günlük domates fidelerini ZT2.5’te (ZT = ışığın başlama zamanı) 4°C soğuk stresine maruz bırakmış ve 30 dakika, 90 dakika ve üç saatlik sürelerde fenotip analizi yapmıştır. Gövde transkriptomu muameleden 30 dakika ve üç saat sonra örneklenirken, kök sadece üç saatte örneklendi.
Sonuçlar, domates fideleri düşük sıcaklıklara maruz kaldığında, hem tomurcuklarda hem de köklerde kapsamlı transkripsiyonel yeniden programlama olduğunu göstermektedir. Daha ileri araştırmalar, CCA1 geninin ifadesinin sıcaklıktan ışık insidansına göre daha fazla etkilendiğini ortaya koymuştur. Soğukla muamele edilen bitkilerde trehaloz, rafinoz ve poliaminlerin biyosentezini katalize eden genlerin mRNA seviyeleri ortalama 10 kat artarak, soğuk stresine yanıt olarak bu kriyoprotektanların akümülasyonunda bir artış olduğunu göstermiştir.
Soğuğa duyarlı diferansiyel eksprese genler (DEG’ler) arasındaki fonksiyonel zenginleşmeyi belirlemek için Kyoto Genler ve Genomlar Ansiklopedisi (KEGG) metabolik yol analizleri gerçekleştirilmiştir.
Analizler, fotosentez, hormon sinyali vb. ile ilgili birçok genin soğuk stresi ile indüklendiğini göstermiştir. Soğuk stresi altında, domates bitkisi dallarında en önemli şekilde etkilenen süreç/yol fotosentez yoludur. Soğukla muamele edilen örneklerde, fotosentezin operasyonel verimliliği (PSII) artmaya başlamış ancak soğuk muamelesi devam ettikçe, fotosentezle ilgili genlerin sürekli yukarı regülasyonuna rağmen, PSII azalmıştır.
Çoğu fotosistem geninin önemli ölçüde yukarı regülasyonu, düşük sıcaklık stresinin neden olduğu net fotosentetik verimlilik kaybını telafi edememiştir. Soğuk stresi sırasında core-clock genlerinde gözlenen amplitüd kaybı muhtemelen ritmik regülasyonlarını bozmaktadır. Ek olarak, CBF3 knock-out mutantı kullanılarak yapılan çalışma, CBF3’ün domateste soğuk stresi altında belirli kriyoprotektan biyosentez genlerinin indüksiyonu için gerekli olmadığını ortaya koymuştur.
Özetle, bu çalışma soğuk stresi altındaki domates fidelerinin karmaşık transkripsiyonel ortamının kapsamlı bir görünümünü sunarak hem domatesin benzersiz özelliklerini hem de bitki türleri arasında paylaşılan mekanizmaları vurgulamaktadır. Soğuk tepkisi ve sirkadiyen regülasyonun iç içe geçmesi, çevresel stres faktörlerine karşı bitki tepkilerinin çok yönlü doğasının altını çizmektedir. [1]Unlocking the secrets of cold tolerance: A dive into tomato plants’ molecular responses to chilling stress
[cite]
Kaynaklar ve İleri Okuma
