Chapter 36: Plant Responses to the Environment

Back to chapter

36.2:

Fotoreseptörler ve Işığa Bitki Yanıtları

JoVE Core
Biology

A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.

JoVE Core Biology

Photoreceptors and Plant Responses to Light

Previous Video
36.1: Plant Hormones

Next Video
36.3: Biological Clocks and Seasonal Responses

Languages

Share

English العربية 中文 Nederlands français Deutsch עברית italiano 日本語 한국어 português русский español Türkçe

Bir tohum çimlendiğinde, kökler toprağa uzanır ve ışığa doğru sürgün verir. Bitkiler ayrıca ışığa maruz kalmayı en üst düzeye çıkarmak için büyümelerini değiştirir. Bitkiler ışığın yönünü ve kalitesini nasıl algılar? Fotoreseptörler olarak da adlandırılan ışığa duyarlı reseptörler, bir bitkinin ışığa tepkisine aracılık eder. Fotoreseptörler, kromofor adı verilen ışığı emen bir pigmente bağlı bir protein bileşeni içerir. Bitkiler birden fazla aileye ve fotoreseptör varyantlarına sahip olabilir. Birlikte, ultraviyole’den ışık spektrumunun açık kırmızı bölgelerine kadar değişen ışık dalga boylarına yanıt verirler. Spesifik bir fotoreseptördeki her bir kromofor, belirli bir dalga boyundaki ışığı emerek reseptörde yapısal bir değişikliğe neden olur. Fotoreseptörün aktivasyonu, bitki hücreleri içinde bir sinyalleme kaskatını tetikler. Bu da bitki büyümesini ve morfolojisini etkileyen gen ekspresyonuna yol açabilir. Örneğin, bitkiler fitokrom fotoreseptörler ailesini kullanarak gölgeye yanıt olarak büyümelerini değiştirir. Her fitokromun iki ayrı, dönüştürülebilir formu vardır: fizyolojik olarak aktif olmayan Pr ve aktif Pfr. Pr kırmızı ışığı emer ve hızla aktif Pfr formuna dönüştürülür. Pfr açık kırmızı ışığı emer ve tekrar inaktif Pr formuna dönüştürülür. Pr ve Pfr’ın art arda dönüşümü gün ışığında dinamik bir dengeye ulaşır. Daha uzun bitkiler kırmızı ışığı ışık spektrumundan filtreleyebilir ve bitkileri doğrudan güneş ışığından daha uzak kırmızı ışıkla bırakır. Fitokrom sistemi, bitkinin kırmızı ile açık kırmızı ışığın oranını algılamasını ve büyümesini ayarlamasını sağlar. Pfr: Pr dengesi Pr’ye doğru kaydığında, bitki ışık arayışında uzar. Daha yüksek bir Pfr seviyesi yanal büyümeye veya dallanmaya neden olur. Bu şekilde, fitokrom sistemi bitkilerin gölgeden uzağa ve ışığa doğru büyümesine izin verir.

36.2:

Fotoreseptörler ve Işığa Bitki Yanıtları

Işık, bitkilerin büyüme ve gelişiminin düzenlenmesinde önemli bir rol oynar. Fotosentez için enerji sağlamanın yanı sıra, ışık bitkilerde gelişimsel ve fizyolojik tepkileri düzenlemek için diğer bir dizi önemli ipuçları sağlar.

Fotoreseptör Nedir?

Bitkiler fotoreseptör adı verilen ışığa duyarlı benzersiz bir dizi protein kullanarak ışığa yanıt verir. Fotoreseptörler, kromofor adı verilen protein olmayan, ışık emici bir pigmente bağlı bir protein bileşeninden oluşan fotopigmentler içerir. Amino asit sekanslarında ve mevcut kromofor tipinde farklılık gösteren birkaç farklı fotoreseptör türü vardır. Bu tipler, ultraviyole B'den (280-315 nanometre) uzak kırmızıya (700-750 nanometre) kadar değişen farklı spesifik ışık dalga boylarına maksimum tepki verir. Kromoforun ışığın emilimi, fotoreseptörde yapısal değişikliklere neden olur ve gen ekspresyonunda değişikliklere yol açan bir dizi sinyal iletim olayını tetikler.</

Fitokrom Sistemi

Bitkilerde birçok fotoreseptör türü bulunur. Fitokromlar, kırmızı ve uzak kırmızı ışığı algılayan bir fotoreseptör sınıfıdır. Fitokrom sistemi, bitkilerin çevresel ışığın yoğunluğuna, süresine ve rengine cevap vermesini sağlayan doğal bir ışık anahtarı görevi görür.

Fitokrom sistemi fotomorfogenezde yani ışığa tepki olarak bitkilerin büyümesi ve gelişiminde önemli bir rol oynar. Parlak güneş ışığı, uzak kırmızı ışıktan daha fazla kırmızı ışık içerir. Klorofil kırmızı ışığı güçlü bir şekilde emer, bu nedenle gölgeli bitki bölgeleri kırmızı ışıktan daha fazla kırmızı ışık alır.

Bitkiler, büyümelerini kırmızı ve uzak kırmızı ışığa tepki olarak uyarlamak için fitokromlar kullanırlar. Gölgeli bölgelerde uzak kırmızı ışığa maruz kalmak, ışık arayışında sapların ve yaprak saplarının uzamasını tetikler. Öte yandan, filtrelenmemiş güneş ışığından kaynaklanan kırmızı dalga boylarına maruz kalmak, yanal büyümeyi ve dallanmayı arttırır.

Suggested Reading

Kong, Sam-Geun, and Koji Okajima. 2016. "Diverse Photoreceptors and Light Responses in Plants." Journal of Plant Research. 129 (2): 111–114. [Source]

Casal, Jorge J. "Shade Avoidance." The Arabidopsis Book / American Society of Plant Biologists 10 (January 19, 2012). [Source]

Fiorucci, Anne-Sophie, and Christian Fankhauser. (2017). "Plant Strategies for Enhancing Access to Sunlight." Current Biology. 27 (17): R931–R940. [Source]