Bitkiler, Uyaranlar, Hormonlar

Bitkiler, Uyaranlar,
Hormonlar
•
Fitomorfogenez
•
Fototropizmalar
•
Gravitropizma
•
Tigmotropizma ve Thigmonasti.
•
Turgor Hareketleri
•
Dormansi
•
Ekstrem temperatürlere dayanıklılık
•
Bitki hormonları
1
•
Fitomorfogenez
Işığa bağlı gelişim
–
–Kırmızı ve kırmızı ötesi ışık fitokromu
etkiler fitomorfogenezi değiştir.
Fototropizma
• Fototropizmada gövde ışığa doğru yönelir.
– Yapraklar da fototropik davranış gösterirler
• Oksin bu olayda önemli rol oynar.
2
Gravitropizma bitkilerin yerçekimine verdiği
yanıttır. Oksin bu olayda birinci derecede rol
oynar.
•
ƒ
Yerçekimi hücre tarafından algılanır.
ƒ
Signal oluşur.
ƒ
Signal hücre içi ve hücreler arası iletilir.
ƒ
Farklılaşan hücre uzaması olur.
Gövdenin alt tarafındaki hücreler üst
tarafa göre daha fazla büyür (-).
ƒ
Kökün alt tarafindaki hücreler üst
tarafındakilere göre daha fazla büyür (+).
ƒ
• Tigmotropizma: dokunulan cisim ile ilişkili
olarak büyüme.
– tendriller
3
Diğer tropizmalar
•
•
•
•
•
•
•
Elektrotropizma – elektrik akımına karşı
Kemotropizma – Kimyasallara karşı
Traumatropizma- Yaralanmaya karşı
Termotropizma – Temperatüre karşı
Aerotropizma – Oksijen’e karşı
Skototropizma – Karanlığa karşı
Geomagnetotropizma - Magnetik alana karşı
Dormansi
• Büyümeyi azaltıp durgun bir evreye
girmek.
– Dış faktörler önemli
• donma
• kuraklık
– Dormansi çok uzun sürebilir.
• Turgor canlı hücrelerde su difüzyonu
nedeniyle oluşan basınç hareketidir. Geri
dönüşebilir.
•
Sirkadian ritimler endogen hareketlerdir.
•
Dış uyarana bağlı değildirler.
ƒ 24 saatlik olabilirler
ƒ Yeniden düzenlenebilirler
ƒ Isı ile ilişkilidirler
Ekstrem temperatürde kurtulma
• Soğuk ve donma olaylarında doymamaış yağ
asitleri, antifreeze proteinler önemlidir.
– “heat shock” proteinleri yüksek
temperatürlerde iş görür.
4
Bitki Hormonları
• Bitkilerde pek çok iç sinyalde bitki
hormonları görev alır.
– Ufak miktarlarda sentezlenirler ve kullanım
noktasına taşınırlar
• Fizyolojik olayları uyarabilir veya durdurabilirler.
– Yedi ana bitki hormonu:
• oksinler, sitokininler, gibberelinler,
brassinosteroidler, oligosakkarinler, etilen
ve absisik asid. Ayrıca salisilik asit ve
jasmonat).
• Son yıllarda bitkilerde peptid hormonlar da
bulunmuştur.
5
Oksin
• Oksin hücre çeperini etkileyerek uzamayı
uyarır.
• Went (1926) da oksinin hücre büyümesini
etkilediğini gösterdi.
Oksin
• Oksin vaskular kambium ve
• vaskular dokuların aktivitesini
• uyarır.
– Meyve gelişmesinde rol oynar.
– Oksinin sitoplazmadan hücre çeperi
boşluklarına aktif hidrogen iyonları transportu
yaptığı düşünülmektedir.
6
7
• Sentetik oksinler:
– Ziraat ve bahçecilikte yaygın kullanılırlar.
•
•
•
•
Yaprak absisyonunu engellerler
Meyve düşmesini engellerler
Çiçeklenme ve meyve oluşumunu uyarırlar
Zararlı ot kontrolunda kullanılırlar.
8
Sitokininler
• Sitokininler oksinlerle birlikte hücre
bölünmesini ve farklılaşmayı uyarırlar.
Çoğu kök apikal meristemlerinde sentezlenir ve
bitki boyunca taşınırlar.
– Lateral kök oluşumunu engellerler
– Oksinler sitokinin oluşumunu uyarırlar.
– Bitki patojenlerine karşı da kullanılırlar.
9
Gibberellinler
• Gibberellinler ilk kez pirinçte anormal
uzamaya neden olan Gibberella fujikuroi
mantarından izole edilmişlerdir.
– Kök ve gövdelerin apikal kısımlarında
sentezlenirler.
– Gövde uzamasında etkilidirler.
– Bazen tohum çımlenmesini hızlandırırlar.
10
11
12
Brassinosteroidler ve Oligosakkarinler
• Brassinosteroidler
– Yaygın fizyolojik etkileri vardır.
– Çevre koşuları ile etkilenirler.
• Oligosakkarinler
– signal yanıtı oluştururlar
– Bitki büyüme ve gelişimini düzenlerler
13
Etilen
• Etilen oksin apikal meristemden aşağıya
doğru taşınırken sentezlenir.
– Meyve gelişiminde önemli rol oynar.
• Toksik kimyasallar, temperature ekstrem koşulları,
kuraklık, patogenler ve diğer stres koşulları etilen
sentezini arttırır.
14
15
Absisik Asid
• Absisik asid olgun yeşil yapraklar ve
meyvelerde oluşur.
– Tohum büyümesini engeller, yaprak
senesensini arttırır.
• Stoma açılıp kapanmasında önemli rol oynar.
16
Salisilatlar, Jasmonatlar
• Aspirin, patogen resistansı, çimlenme,
çiçek ömrünü uzatma vb.
• Jasmonatlarda genelde patojen
resistansı ile ilgilidir. Eşeyli çoğalma
ve uçucu özellikleri nedeniyle komşu
bitkileri etkilerler. Bitki büyümesini
de düzenlerler.
17
Sinyal iletimi ve proteazomlar
18
19
Oksin hücre polaritesinin ve hücre kaderinin
oluşmasında rol oynar.
• Oksin hücrede oksin responsive element (auxRe)
taşıyan genler tarafından algılanır.
• Oksin response proteinleri (ARF) 22 adettir ve
oksinle indüklenmeyen genler tarafından
kodlanırlar.
• Oksin yanıtının alınmasında (auxRe) ve (ARF)
birlikte görev yaparlar.
• AUX1 geni oksinin hücre içine alınımında rol oynar
mutasyonları 2,4-D’ye direnç gösterir.
• PIN1 geni oksinin hücre dışına çıkışında rol oynar
ve mutantları lateral organ kaybına neden olur.
• Diğer PIN mutantları 2,3,4,7 bitkinin düzenli
büyümesi için önemlidir.
20
Hücreler arası iletişim ve
polarite
Bitkilerde apikal-bazal polarite
• Bitkilerde apikal-bazal polarite
hormon gradientleri ile tayin edilir.
• Bunlar aktif hücresel transport
mekanizmaları ile ilgilidir.
• Bitki dokularında apikal basal
polaritede seçici oksin transportu
önemli rol oynar.
21
•AUX 1 mutantı (içe alış
taşıyıcısı) 2,4-D’ye ve
oksin değişimlerine
tolerans gösterir.
Oksin PIN1 mutantı (dışa veriş taşıyıcısı) lateral
organların kaybına ve iğne görünümüne yol açar.
22
PIN genleri transmembran taşıyıcı
proteinlerdir.
• PIN1 67 K proteindir ve transmembran 10 bölgesi
vardır. Kökün merkezinde hücrelerin basal
bölgesinde yerleşir. PIN2 kökün dış kısımlarında
apikal bölgelerde yerleşir. Bu genler oksinin
oksinin taşınmasında rol alırlar. Yerçekimi yanıtı
için de gereklidirler.
• PIN 1 oksin transporteri asimetrik yerleşim gösterin.
Brefaldin A uygulaması PIN 1 lokalizasyonunu bozar.
23
• PIN genleri Arabidopsis’te çok sayıdadır. PIN 2
mutantları yerçekimine karşı yönelim göstermez.
24
Polar oksin akışı hücre
kaderini ve Arabidopsis
köklerindeki
organizasyonu tayin eder.
25
Hormon trafiği ve alımı bitki
gelişimini etkiler
• GNOM
mutasyonlarında
ADP
ribolizasyon GTP değişim faktörü
(ARF GEF) etkilenir. Apikal basal
polarite görülmez. GNOM proteini
PIN1 in düzgün yerleşimi için
gereklidir.
26
Mutasyonlar bitki formunu
etkilerler
Oksin transportu pattern oluşumu ve bitki vasküler
sisteminin gelişimi için de önemlidir. Oksin trafiği
mutantlarında vasküler sistem de bozulur.
27
Oksin trafiği hücre
polaritesini tayin eder.
28
Transkripsiyon faktörleri
arasındaki hücre içi trafik radial
organizasyonu kontrol eder.
Shortroot (SHR) ve Scarecrow
(SCR) genleri olası transkripsiyon
faktörleridir ve endodermis ve
kortekste radial pattern
oluşumunu kontrol ederler.
Scarecrow (SCR) mutantları
• Kökte bir hücre tabakası eksiktir.
Gövdede de kusurlar vardır ve
yerçekimine yanıt vermezler.
Shortroot (SHR) mutantlarında ise
Endoderma tabakası bulunmaz.
SHR geni SCR geninin transkripsiyonunu
aktive eder.
29
30
31