Bilim insanları, azotlu gübrelerin küresel sera gazı emisyonlarına artırması nedeniyle tarımsal bitkilerin daha az azota ihtiyaç duymasını sağlayacak yöntemler arıyor.
New Phytologist dergisinde yayımlanan bir çalışmaya göre araştırmacılar, patateslerdeki belirli bir proteini engellemenin bu amaca ulaşabileceğini keşfettiler.
Solanum tuberosum DÖNGÜSEL DOF FAKTÖRÜ 1 (StCDF1), DNA’ya bağlanan ve patates yumrularının kontrol edilmesinde önemli olan bir proteindir. Araştırmacılar, bu son çalışmada StCDF1’in azotla ilişkili genlerin ifadesini düzenlediğini keşfettiler. Düşük azot koşullarında, bitki performansı StCDF1’i bloke ederek artırıldı.
“StCDF1’in tek patates NITRAT REDÜKTAZ genine bağlanmasındaki doğal varyasyon, bu genin nitrat azaltımı ve daha sonraki asimilasyonu için sınırlayıcı bir adım kodlaması nedeniyle, patatesin azotlu gübre ihtiyacını azaltmak için umut verici bir strateji olarak ortaya çıkıyor” diyor İspanya’daki Tarımsal Genomik Araştırma Merkezi’nden eş-yazışma yazarı ve Araştırma Profesörü Salomé Prat.
Dünya çapında sera gazı emisyonlarının %2,3 ila %2,7’si azotlu gübrelerden kaynaklanmaktadır. Bu nedenle, mahsul üretimini sürdürürken yetiştirmenin çevresel etkisini en aza indirmek sürdürülebilir tarımın önemli bir sorunudur. Patateslerin büyük miktarda yumru vermesi için azotlu gübre şarttır.
Azot eksikliği erken yaşlanmaya ve kloroza yol açarak yumru boyutunu azaltırken, gübrelerin aşırı kullanımı yumru oluşumunu baskılar ve yumru olgunlaşmasını geciktirir. İklim değişikliğinden kaynaklanan düzensiz azot mineralizasyonunun önümüzdeki yıllarda patates üretimini güçlü bir şekilde etkileyeceği öngörülmektedir.
Bu durumda, RNA-seq ve DAP-seq çalışmalarının bir kombinasyonu yoluyla uzmanlar, StCDF1’in sadece gün uzunluğundaki tüberleşme yolunun kanonik bir baskılayıcısı olarak hareket etmediğini, aynı zamanda diğer biyolojik süreçlerde yer alan geniş bir gen grubunu doğrudan aktive ettiğini kanıtladılar. Dahası, bilim insanları StCDF1’in çoklu azot taşıma ve asimilasyon genlerini hedef aldığını ve N homeostazını önemli ölçüde etkilediğini gösterdiler.
“CDF’ler, gün uzunluğu tüberleşme yolunda önemli bir role sahip saat çıktılarıdır; Arabidopsis ve domateste yapılan son çalışmalar ise bu ailenin üyelerinin ısı, soğuk, kuraklık veya tuzluluk gibi abiyotik streslere yanıtı düzenlediğini göstermiştir. Burada, StCDF1’in promotörüne ve StCDF4 ve StCDF5 paraloglarına bağlanmanın yanı sıra patates StCOL’leri, StCDF2 ve StCDF3 genlerini doğrudan düzenlediğini doğruladık. Ek olarak, StCDF1’in daha önce floem hücrelerinde ifade edildiği gösterilen StBEL1, StBEL14 ve KNOX1/STH20 homeobox genlerini doğrudan düzenlediği ve RNA’larının yapraklardan stolonlara geçtiği gözlemlenmiştir. Önemlisi, POTH1 KNOX1-homologuyla birlikte BEL1 benzeri aile proteinleri, stolonlarda sitokinin biyosentezini ve gibberellin katabolizmasını aktive eder; daha yeni çalışmalar da bu kompleksin SP6A ekspresyonunu düzenlediğini göstermektedir. Uzmanlar, “DAP-seq çalışmalarımız bu nedenle StCDF1’in StCOL düzenlemesinin ötesinde tüberizasyonu teşvik etmede bir rolü olduğunu vurgulamaktadır” sonucuna vardılar.