Bitki Gelişiminde Hormonların Etkisi

Büyüme, hem hücre bölünmesini hem de hücre genişlemesini içerir. Yeni oluşan hücrelerin büyümesini, farklılaşma aşaması izler.

Farklılaşma, hücrelerdeki aktif gen bölgesinin değişmesiyle gerçekleşir. Aktif hâle gelen genlerin ürünleri, doku ve organların şekil almasını sağlar.

Büyüme ve gelişme, genler tarafından kontrol edilse de büyümede çevresel faktörler ve hormonlar da oldukça önemlidir (Görsel 3.36).

Çünkü bitkilerde sinir sistemi bulunmaz. Doku ve organlar arasındaki iletişim ve koordinasyon, kimyasal uyarıcılar olan hormonlarla sağlanır. Bitkide görev alan hormonlar, belirli bir dokudan salgılanır ve başka tarafa taşınabilir.

Her hormonun etki ettiği özel hedef hücreleri vardır. Hormonlar, çok az miktarda olmalarına rağmen etkileri çok fazla olan organik maddelerdir. Hormonlar, günümüzde laboratuvar koşullarında yapay olarak da üretilmektedir.

Bitkilerde; çimlenme, hücre bölünmesi, büyüme ve gelişme, çiçek açma, meyve oluşumu, yaprak dökümü, stomaların açılıp kapanması, bitkinin ışığın geldiği tarafa doğru yönelmesi, yaprak ve çiçeklerin solması ve yaşlanması, yaprak dökümü, tohum ve tomurcukların uyku hâlinde kalması, bitkinin kış koşullarına uyum sağlaması gibi olaylar hormonlarla kontrol edilir.

Bitkilerde üretilen başlıca hormonlar; oksin, giberellin, sitokinin, etilen ve absisik asittir. Bu hormonlardan oksin, sitokinin ve giberellin hormonları büyümeyi teşvik ederken; etilen ve absisik asit, büyümeyi engeller.

Oksin

Bitkilerde keşfedilen hormonlardan ilki oksindir. Bitkinin sürgün uçlarında (meristem dokularında), gelişmekte olan genç yapraklarında, tohum embriyosunda ve gelişmekte olan meyvelerinde sentezlenir. Bitkinin bu meristematik bölgelerinde mitozu hızlandırır ve büyümeyi sağlar (Görsel 3.37).

Oksinler, hücre duvarına etki ederek hücrenin uzamasını ve büyümesini sağlar. Yan köklerin gelişimini uyararak kökün toprağın içine doğru büyümesinde rol oynar. Kambiyum hücrelerinin bölünmesini uyarır ve sekonder meristemi aktif hâle getirir. Hücrelerde farklılaşmayı, teşvik eder.

Gövdede bulunan ve dal oluşumunu sağlayan yanal tomurcukların gelişimini engeller. Bu sayede bitki ürettiği enerjinin büyük bir kısmını boyca uzamada kullanabilir. Oksin bu özelliği sayesinde bitkiyi ışıktan maksimum düzeyde yararlanacağı büyüklüğe getirir.

Meyve gelişimini uyarır, yaprak ve meyvelerin dökülmesini engeller. Oksinin büyümeye etkisi, her organda belirli değerler arasında maksimumdur. Oksinin olması gereken miktardan fazla olması, etkisini azaltır. Bulunduğu organda toksik etki yaparak ya da etilen üretilmesine sebep olarak büyümeyi engeller.

Örneğin gövde gelişimini uyaran oksin miktarı, köklerin büyümesi için gerekli oksin miktarından oldukça farklıdır (Görsel 3.38).

Sentetik oksinler, geçmiş yıllarda yabani otları yok etmek amacıyla üretilmiştir. Bu maddeler, öncelikle geniş yapraklı yabancı otlar üzerinde etkili olup çimlere ve diğer bitkilere zarar vermemiştir.

Ancak bazı bilim insanlarının bitki öldürücü bu tür ilaçlara (herbisit) maruz kalan insanlarda kanser ve kanser bağlantılı hastalıklara yakalanma riskinin arttığını açıklamasıyla bu tür ilaçların kullanımı tartışmalı hâle gelmiştir.

Giberellin

Giberellin; bitki kökü, genç yapraklar, tohum embriyosu ve meristematik dokularda üretilir. Tohumu uyku hâlinden çıkararak (dormansinin kırılması) çimlenmeyi başlatır. Protein sentezini hızlandırır.

Çimlenmede rol oynayan ve nişastayı parçalayan hidroliz enzimlerinin sentezini teşvik eder. Hücre bölünmesini uyararak gövde boyunun uzamasını sağlar. Bu nedenle giberellin eksikliğinde cüce bitkiler oluşur (Görsel 3.39).

Giberellin çiçeklenmeyi teşvik eder. Meyvenin sayısını ve büyüklüğünü artırır. Bu özelliği tarımsal üretim açısından önemlidir. Giberellin hormonu verilen üzümlerde salkımın sap uzunluğu artar, salkımda daha seyrek ve daha büyük üzüm taneleri gelişir (Görsel 3.40).

Sitokinin

Kök uçlarında üretilir ve bitkinin topraktan aldığı suyla diğer organlara taşınır. Ayrıca tohumdaki embriyo ve büyümekte olan yaprak ve meyvelerde de üretilir. Hücre bölünmesini teşvik eder. Sitokininler, tek başlarına etki gösteremez.

Meristematik hücrelerin farklılaşması için sitokininler, oksinler ile etkileşime geçer. Oksin ve sitokinin oranları belirli düzeylerde olduğunda hücre bölünmeleri sonucu bir hücre kümesi oluşur. Kümedeki hücreler henüz farklılaşmamıştır. Bu yapı kallus adını alır.

Ortamdaki sitokinin oranı artırıldığında kallustaki hücrelerin farklılaşmasıyla sürgün sistemi gelişir. Ortamdaki oksin oranı artırıldığında ise kallustaki hücrelerin farklılaşmasıyla kök sistemi gelişir (Görsel 3.41).

EK BİLGİ

Bitkilerin büyüme ve gelişmelerinin gözle görülen en belirgin belirtilerinden biri, ilkbaharda yapraklanıp sonbaharda yapraklarını dökmesidir. Bitkilerin belli dış ve iç şartların etkisi ile yapraklarını kaybetmelerine neden olan olaya absisyon (yaprak dökümü) denir.

Sitokininler yapraklarda yaşlanmayı geciktirir. Sitokininler azaldığında yapraklar hızla yaşlanır ve dökülür. Bu nedenle çiçekçiler tarafından bitkinin yaşlanmasını geciktirmek için kullanılır.

Bitkilerde tohum çimlenmesi, sürgünlerin uyku hâlinden çıkması ve bunun sonucunda yan dal oluşumu, çiçek gelişimi, sürgün uçlarında apikal meristemlerin oluşması, besin taşınması ve kloroplast organelinin oluşmasında görev alır. Hücrelerde protein, DNA ve RNA sentezini artırır.

Etilen

Bitkiler; kuraklık, su baskını, enfeksiyon gibi streslere yanıt olarak etilen üretir. Bitkinin tüm organlarında üretilebilir. Etilen; olgunlaşan meyveler, yaşlanan yapraklar, çiçekler ve meristematik bölgelerde bol miktarda üretilir. Bunun yanı sıra meyve olgunlaşması sırasında da etilen üretilir.

Etilenin etkisiyle hücre çeperi enzimlerle parçalanır, nişastanın hidroliz edilmesi meyvenin tatlanmasını sağlar. Etilen, bir gaz olduğundan bulunduğu ortamdan kolayca yayılarak diğer meyveleri de olgunlaştırır (Görsel 3.42). Ancak meyve olgunlaştıktan sonra etilen üretimi devam ederse meyve çürür.

Etilen, yaprakların ve çiçeklerin yaşlanmasına ve solmasına neden olur. Yaprak dökümünü uyarır. Bitkilerde programlanmış hücre ölümlerinin gerçekleşmesinden sorumludur.

Absisik Asit (ABA)

Özellikle kuraklık stresi altındaki bitkilerde bol miktarda sentezlenen ve genellikle büyümeyi engelleyen hormondur. Bu hormon, yapraktaki kloroplastlardan; tohum, meyve, kök ve gövde yapılarından; hemen hemen tüm bitki hücrelerinden sentezlenebilir.

Tohumun ve tomurcukların uyku hâlinin başlamasını ve bu durumun devamını sağlar. Uygun olmayan koşullarda tohumun çimlenmesini engeller. Bitkiler, tohum oluşturduktan sonra tohumun üzerini bu hormonla kaplar.

Bu hormonun suyla uzaklaştırılması sonucu tohum uykusu (dormansi) sona erer ve çimlenme başlar. Absisik asit; hücre bölünme hızının azaltılmasına, yeşil yaprakların yerini koruyucu pulların almasına neden olur. Ayrıca çok sıcak havalarda strese giren bitkilerde fazla su kaybını engellemek için stomaların kapanmasını sağlar. Bitkinin kurumaya karşı direncini artırır.