Bugün öğrendim ki: Kabak bitkisinde bulunan ve "trikom" adı verilen, elleri tahriş edebilen minik tüyler hakkında.
## Özet
Geniş bir metropolde veya kırsal bir çiftlikte yaşayalım, bitkiler ve böcekler günlük yaşamımızın bir parçasıdır ve birçoğu diğeri olmadan var olamaz. Böcekler, bitkilerin tozlaşma yoluyla çoğalmasına yardımcı olur ve bitkiler böceklere yiyecek ve barınak sağlar. Bununla birlikte, bitkilerin büyümek, gelişmek ve çoğalmak için de besine ihtiyacı vardır ve bitki yiyen böcekler onlara zarar verebilir. Milyonlarca yıllık birlikte yaşam süresi boyunca, bitkiler böceklere karşı kendilerini savunmak için birden fazla savunma stratejisi geliştirdiler. Bu savunmalardan biri, trikomlar adı verilen minik tüy benzeri çıkıntılardır. Bu makalede, bitkilerin trikomlarını böcek otçullarından kendilerini korumak için yaratıcı ve benzersiz bir silah olarak nasıl kullandığını açıklıyoruz. Trikomlar fiziksel yaralanmaya neden olabilir, zehirli kimyasal bileşikler serbest bırakabilir ve hatta böceklerde iç yaralanmaya neden olabilir. Ayrıca, bitki yiyen böceklerin bu bitki savunmalarına kendi savunmalarını kullanarak nasıl karşı koyduğunu - hayatta kalmak için bir çekişme savaşına yol açtığını da ele alıyoruz.
## Neden Bitkiler Bu Kadar Önemli?
Dünya gezegeninin omurgası olan bitkilerin, hareketsiz, ilgisiz organizmalardan başka bir şey olmadığı yaygın olarak düşünülmektedir. Ancak, bitkileri incelemek, ne kadar karmaşık ve ilginç olduklarını ortaya koymuştur ve bitki araştırmaları, bitkilerin onları tüketen organizmalarla çevrili oldukları Dünya'da gelişmek için kullandıkları çok çeşitli fiziksel ve kimyasal özellikleri bize öğretmiştir. Bitkiler sadece hayvanlar için besin kaynağı değildir - aynı zamanda çevremizi birçok yönden şekillendirir ve çoğu diğer organizma onlarsız yaşayamaz. Örneğin, bitkiler hayvanların soluduğu veya fosil yakıtların yakılmasıyla üretilen bir gaz olan karbondioksiti (CO2) alır ve fotosentezde kullanır. Bu, atmosferden CO2'yi uzaklaştırır. CO2'nin giderilmesi olmadan, Dünya'daki yaşam imkansız olurdu. Bildiğiniz gibi, atmosferdeki aşırı CO2, küresel ısınma gibi çevresel sorunlara neden olmaktadır [1]. Ayrıca, tarıma gelince, örtü bitkileri adı verilen bitkiler, kök yapıları aracılığıyla üst toprağı yerinde tutarak toprak erozyonunun etkilerini en aza indirir. Bu, toprağın sağlıklı kalmasına yardımcı olur. Ancak, bu ekosistem hizmetlerini gerçekleştirmek için, bitkiler çeşitli ortamlarda iyi gelişmeli ve ölümcül düşmanları olan otçul böceklere karşı kendilerini korumalıdır. Bu böcekler, bitkilerin yapraklarını, çiçeklerini, meyvelerini ve köklerini yiyerek bitkilere zarar verir ve hatta onları öldürür.
## Böcekler ve Bitkiler
Böcekler, nispeten küçük boyutlarına bakılmaksızın, hayvan aleminde son derece önemli organizmalardır. Böceklerin çeşitliliği eşsizdir, birçoğu hayvanlarla beslenirken diğerleri ise bitkilere bağımlıdır. Birçok böcek türü yalnızca bitkilerle beslenir (Şekil 1) ve diğerleri yaşam döngülerinin belirli aşamalarında yalnızca bitkilerle beslenir. Bir tırtılın bir yaprak yüzeyindeki yumurtasından çıktığını, bitkiyle beslendiğini ve pupa oluşturmaya hazır olana kadar, daha sonra bir güve veya kelebek olarak ortaya çıkmaya hazır olana kadar bitkiye tutunana veya yakındaki toprağa gömüldüğünü düşünün. Birbirlerini alt etmek için, bitkiler ve böcekler milyonlarca yıldır birlikte evrimleşmişlerdir ve birçok durumda, birbiri olmadan yaşayamaz veya çoğalamazlar. Birçok böcek türü bitkilerle beslenirken, bitkiler de tozlaşma yoluyla çoğalmak için böceklere bağımlıdır. Böcekler olmadan, birçok bitki türü yok olurdu. Ancak, sayıları, çoğu sürekli olarak bitkilerle beslenen böceklerin sayısından çok fazla olan bitkiler Dünya'da nasıl gelişebilir?
## Bitkilerin Böceklere Karşı Savunmaları
Bitkiler çoğunlukla hareketsizdir ve eğitimsiz gözün gözünde savunmasız görünürler, ancak daha derinlemesine bir bakış, bitkilerin kendilerini beslenmeye hazır böceklere karşı korumak için kullandıkları çok çeşitli kimyasal ve fiziksel savunmaları bize gösterebilir. Bitkilerin, böcekleri düşüncesizce kendilerini yemeden caydırmak için kullandıkları, bizim için görünmez kimyasal savunmaları vardır. Bu savunmalar, böceklerle beslenen diğer organizmaları çeken ve dolaylı olarak bitkiyi koruyan uçucu bileşiklerin salınımını içerir [2]. Bazı bitkiler zehirlidir veya çok kötü kokar, böylece kendilerini doğrudan böceklere karşı korur.
Ayrıca, fark ettiğiniz gibi, bazı bitkiler görebileceğimiz ve daha da kötüsü - hissedebileceğimiz kalın dikenlerle donanmıştır. Bitkilerin fark edilmesi o kadar kolay olmayan fiziksel savunmaları da vardır. Yumurtadan yeni çıkmış tırtıl gibi otçul böcekler, beslenmeye başlamak için yaprak yüzeyinde bir yer bulmalıdır. İşte bitkinin ilk savunma hattının beklediği yer - trikomlar adı verilen bitki kılları (Şekil 2E,F). Genellikle hayvanları tek kılları veya kürkü olan organizmalar olarak düşünürüz, ancak tahmini olarak bitkilerin %80'i de yapıları üzerinde kıllar bulunur.
## Bitkilerin Trikomları Böceklere Karşı Savunmak İçin Nasıl Kullanır?
Trikomlar, yapraklar, gövdeler ve meyveler gibi bitkilerin çeşitli kısımlarında bulunur ve bu kıllar çok çeşitli otçul böceklere karşı - gerçekten büyüleyici şekillerde - güçlü bir engel işlevi görür. Ancak trikomların diğer işlevleri de vardır. Örneğin, çok sıcaksa, gölge oluşturmak, su kaybını azaltmak ve bitkiyi güneşin ultraviyole radyasyonuna karşı korumak için bir gölgelik görevi görürler. Ancak böceklere karşı koruma işlevi en ilginç kısımdır. Bitki trikomlarının büyüklük, şekil ve sayıda muazzam bir değişimi vardır (Şekil 2). Yaprak yüzeyindeki bir trikom örtüsü, tırtıl beslenmesini yoğunluk bağımlı bir şekilde geciktirebilir [3], yani bir bitkinin daha fazla trikomu varsa, tırtılların bir yer bulması veya epidermis - ilk besleyici yaprak tabakası - ulaşmak için trikomları çiğnemesi daha uzun sürer. Bazı trikomlar da keskindir ve tırtılların yumuşak vücutlarında delikler açabilir (Şekil 2A,D). Şaşırtıcı bir şekilde, bazı bitkiler, eski yaprakları yeniliyorsa, genç yapraklar üzerindeki trikom sayısını artırabilir - genç yaprakları gelecekteki hasara karşı hazırlar!
Genel olarak, trikomlar iki türe ayrılır: bezsiz ve bezli. Bezsiz trikomlar, otçul böceklerin hareketini fiziksel bir engel görevi görerek engelleyen, keskin, sivri, dikenli uzantılardır (Şekil 2A,D) [4, 5]. Birçok durumda yıldız gibi görünürler. Bu keskin iğneler, tırtılların dişlerini köreltebilen ve çiğnemesini zorlaştıran silika ve kalsiyum karbonat gibi sert maddelerle de güçlendirilmiştir. Tırtılların beslenme yeteneğini kısıtlamanın yanı sıra, trikomlar tırtılın bağırsağına girdikten sonra da yıkıcıdır. Bağırsak duvarında delikler açar, bu da yiyeceğin kanla karışmasına neden olur. Bu, tehlikeli enfeksiyonlara yol açabilir ve tırtılın bağışıklık sistemini aktive edebilir [6].
Aksine, bezli trikomlar, otçulları tutabilen veya yutulduklarında öldürebilen toksik veya yapışkan bileşikler içeren şişmiş küresel başlıklara (su tankları gibi) sahiptir (Şekil 2A–C). Bazı durumlarda, bu küresel başlıklar, otçulları uzaklaştıran kötü kokulu bileşikler de üretebilir. Bu nedenle, bu mini su tanklarının herhangi bir böcek saldırısıyla ilgili bir tehlike sinyali aldıkları anda toksinler püskürttüğünü söyleyebiliriz. Özetle, trikomlar - bitki yapraklarındaki zararsız görünen kıllar - tırtıllar veya diğer böcekler tarafından saldırıya uğramadan önce, sırasında ve sonrasında bitkileri birçok şekilde koruyabilir.
## Böcekler Bu “Tüylü” Sorunla Nasıl Başa Çıkıyor?
Bu, bitkilerin böceklere karşı savaşı çok kolay kazandığı anlamına mı geliyor? Aslında değil. Böcekler, bitki savunmalarına karşı savaşmak için birçok benzersiz şekilde birlikte evrimleşmişlerdir. Bazı böcekler, çim biçme gibi, bitki parçalarından trikomları tıraşlayabilir. Bir tütün boynuzlu tırtılını bir domates bitkisinde dikkatlice izlerseniz, daha az trikomlu iyi bir yer bulana kadar yaprak yüzeyinde gezindiğini veya bunlardan kaçınmak için yaprak kenarları boyunca hareket ettiğini göreceksiniz. Kaplumbağa güvesi tırtılı gibi bazı böcekler, yaprak üzerindeki pürüzlü bir yoldan geçmelerine yardımcı olan pürüzsüz bir yüzey oluşturmak için trikomlar üzerine ipek lifleri örer. Bazı tırtılların sindirim sistemleri, herhangi bir toksik etki olmadan trikomları yiyebilmelerini sağlar, böylece yine de bu bitkilerle beslenebilirler [7]. Yine de diğer böcekler, trikomlara doğrudan temas etmeyi önleyen trikomlar üzerinde kalın bir salgı tabakası oluşturur [8].
## Neden Bu “Kılları” İnceliyoruz
Özetle, trikomların çeşitli işlevleri vardır ve benzersiz yapıları, kendilerini beslemek isteyen otçullara karşı bitkileri birkaç farklı şekilde koruma potansiyeline sahiptir. Ancak, bazı böcekler bu bitki savunmalarını aşmak için benzersiz şekilde birlikte evrimleşmişlerdir. Bu büyüleyici, çünkü bitkilerin ve böceklerin hayatta kalmak için evrimsel bir yarışta birbirleriyle nasıl rekabet ettiğini açıkça gösteriyor, ayrıca bitkileri korumak için trikomları nasıl manipüle edebileceğimizi gösteriyor ve bunu ilginç bir araştırma alanı haline getiriyor. İleride, bilim insanlarının, bitki aileleri arasında trikom yoğunluğunda ve türünde bu kadar geniş varyasyonlar olmasının nedenini anlamak için her trikom türünün rolünü daha derinlemesine incelemeleri ilginç olurdu. Belki de bu varyasyon, bitkilerin çeşitli böcek gruplarına karşı kendilerini savunmalarına yardımcı olur. Örneğin, bir tırtıl yerine bir kokarca böceği bir bitkiyi yiyorsa, farklı trikom türleri bir veya diğer böceğe karşı daha fazla yardımcı olur mu? Küresel iklim değişikliği sonucunda zararlı türler daha yaygın hale geldikçe, trikomların bitkileri korumak için birlikte nasıl çalıştığını daha iyi anlamamız gerekiyor, çünkü bu bize tarım ürünlerini yiyen zararlı zararlıları kontrol etmek için entegre zararlı yönetimi stratejileri geliştirmemize yardımcı olacaktır.
## Finansman
Bu çalışma, The University of Texas Rio Grande Valley aracılığıyla RK'ya başlangıç fonları, Fen Fakültesi tohum hibe ve Texas Üniversitesi Regentleri Yükselen Yıldız Ödülü tarafından desteklenmiştir.
## Sözlük
**Fotosentez:** ↑ Bitkilerin şeker formunda besin üretme ve depolama biyolojik süreci.
**Ekosistem Hizmetleri:** ↑ Ekosistemin yararına organizmalar tarafından gerçekleştirilen eylemler.
**Otçul:** ↑ Bitki yiyen.
**Tozlaşma:** ↑ Polenin bitkinin erkek üreme organlarından bitkinin dişi üreme organlarına aktarımı.
**Uçucu Bileşikler:** ↑ Bitkiler tarafından salınan kimyasal bileşikler, bu durumda bitkilere saldıran böceklerin avcılarını uyarmak için.
**Trikomlar:** ↑ Bitkilerin savunma için kullandığı tüy benzeri çıkıntılar.
**Bezsiz Trikomlar:** ↑ Asıl olarak böcekleri bitkiye saldırmayı mekanik olarak engelleyerek caydıran trikom türü.
**Bezli Trikomlar:** ↑ Böcek avcılarına zararlı olan toksinler veya maddeler içeren trikom türü.
## Çıkar Çatışması
Yazarlar, araştırmanın potansiyel bir çıkar çatışması olarak yorumlanabilecek herhangi bir ticari veya mali ilişki olmadan yürütüldüğünü beyan eder.
## Kaynaklar
[1] ↑ Fernando, W. G. D. 2012. Bitkiler: bitkilerin, işlevlerinin ve çevreyle ve diğer canlı organizmalarla etkileşimlerinin tüm yönlerini yayınlamak için uluslararası bilimsel açık erişimli bir dergi. Bitkiler 1:1–5. doi: 10.3390/plants1010001
[2] ↑ Peñaflor, M. F. G. V ve Bento, J. M. S. 2013. Tarımda biyolojik kontrolü artırmak için otçul tarafından indüklenen bitki uçucu maddeleri. Neotrop. Entomol. doi: 10.1007/s13744-013-0147-z
[3] ↑ Kaur, J. ve Kariyat, R. 2020. "Bitki stres biyolojisinde trikomların rolü", Bitki-Otçul Etkileşiminin Evrimsel Ekolojisi (Cham: Springer International Publishing). s. 15–35.
[4] ↑ Kariyat, R. R., Hardison, S. B., Ryan, A. B., Stephenson, A. G., De Moraes, C. M. ve Mescher, M. C. 2018. Yaprak trikomları, larva özgü bir şekilde tırtıl beslenmesini etkiler. Commun. Integr. Biol. 11:1–6. doi: 10.1080/19420889.2018.1486653
[5] ↑ Kariyat, R. R., Raya, C. E., Chavana, J., Cantu, J., Guzman, G. ve Sasidharan, L. 2019. Bezli ve bezsiz yaprak trikomlarıyla beslenmek, tütün boynuzlu tırtıl (Manduca sexta) larvalarında büyümeyi ve gelişmeyi olumsuz etkiler. Arthropod. Plant Interact. 13:321–33. doi: 10.1007/s11829-019-09678-z
[6] ↑ Kariyat, R. R., Smith, J. D., Stephenson, A. G., De Moraes, C. M. ve Mescher, M. C. 2017. Solanum carolinense'nin bezsiz trikomları, Manduca sexta larvalarının beslenmesini engeller ve bağırsak peritrofik matrisine zarar verir. Proc. Biol. Sci. 284:20162323. doi: 10.1098/rspb.2016.2323
[7] ↑ Kaur, I., Watts, S., Raya, C., Raya, J. ve Kariyat, R. 2022. "Yüzey savaşı: bitki yapısal savunmaları, tırtıl beslenmesini zorluyor", Ortadaki Tırtıllar (Cham: Springer). s. 65–92.
[8] ↑ Wheeler, A. G. Jr. ve Krimmel, B. A. 2015. Yapışkan bitkilerin Mirid (Hemiptera: Heteroptera) uzmanları: adaptasyonlar, etkileşimler ve ekolojik etkiler. Annu. Rev. Entomol. 60:393–414. doi: 10.1146/annurev-ento-010814-020932