1897'de Charles Darwin, köklerin bitkileri toprağa tutmasından daha fazla işlevi olduğun fark ederek şunları söyledi;
“ …Bitkilerde, işlevleri açısından kök ucundan daha harika bir yapı yoktur. [….] Kökün ucunun bu şekilde donatıldığını ve bitişik kısımların hareketlerini yönlendirmede beyin gibi davrandığını söylemek abartı olmaz…”
Yedi yıl sonra, “rizosfer” terimi ilk olarak agronomist ve bitki fizyologu Lorenz Hiltner tarafından “bitki köklerinden serbest bırakılan kimyasallardan etkilenen eşsiz bir mikroorganizma popülasyonunun bitki kökü etrafındaki alanı" olarak tanıtıldı.
Maria Hernandez-Soriano, toprakta meydana gelen ve onu sağlıklı ve üretken kılan kimyasal ve biyolojik süreçlerin karmaşıklığı ile ilgilenen bir toprak kimyacısıdır. Maria son zamanlarda, buğday köklerinin çevredeki toprak üzerindeki etkisine ve bazı çeşitlerde hem ürüne hem de çevredeki toprağa fayda sağlayabilecek belirli özelliklerin olup olmadığına odaklanmıştır.
Maria'ya bu "yeraltı kaşiflerinden" öğrenecek başka neler olduğunu sorduk.
“Kökler toprağı keşfetme, bitkinin kuraklık veya zayıf besin mevcudiyeti gibi farklı stres zorluklarına uyum sağlaması ve hayatta kalması için çok önemlidir. Bu; köklerin ortamda var olan değişiklikleri algılaması ve buna göre tepki vermesi gerektiği anlamını taşımaktadır.
Toprak koşullarının üniform olmaması, köklerinde eşit olmadığı anlamına gelir. Bu karmaşıklığa ek olarak, kök araştırmalarının erişilebilirlik açısından özellikle yer üstü bitki organlarına kıyasla sınırlamaları vardır.
Güney Afrika’da bulunan Transvaal Cumhuriyetindeki incir ağacının Ficus gibi kök sistemleri yer altında 100 metreden fazla uzanabilir. Bu arada, çavdar (Secale cereale) bitkisinin 623 km'lik devasa bir kök sistemine sahip olduğu bulundu.
Köklerde olduğu gibi, hala toprak altında keşfedilecek çok şey var. Neyse ki günümüzdeki gelişmiş görüntüleme teknikleri, kök sistem mimarisinin karmaşıklığını ve esnekliğini daha fazla araştırmamıza yardımcı oluyor.
Bu teknolojik gelişmeler, kök sisteminin ve rizosferin öneminin artan bir şekilde anlaşılmasını sağlayarak, bu alanda hızlı ilerlemeler yapmamıza imkan veriyor.
Kökler kaşif veya çapa olmayıp, sadece su ve besin alımı yapmazlar.
Köklerle ilgili olarak incelediğimiz diğer bir şeyde, köklerin toprağa geri saldığı farklı bileşiklerdir. Kökler bitkiyi beslemek için topraktan su ve besin alırken, aynı zamanda karmaşık bir bileşik karışımını da serbest bırakırlar. Örneğin bitkilerin kök salgılarıyla toprağa aktarabilecekleri fotosentez ile sabitlenen karbon miktarı %20-40 arasında değişmektedir.
Karbonun yanı sıra, bitkilerin kök salgılarındaki diğer moleküller, bitki ve toprak sakinleri arasında ilgi çekici bir iletişim görevi görür. Bitkiler, köklerin salgıladıkları bileşikler aracılığıyla toprakla konuşur. Bu konuşmanın toprakta bulunan mikroplar aracılığıyla iki yönlü bir iletişim olduğunu biliyoruz.
İlgili Ürünler
Modern buğday çeşitleri, yoğun bir ıslah ve ar-ge sonucunda elde edilir. Fakat uzun süredir yapmış olduğumuz bu ar-ge çalışmalarında, yalnızca bitkiye değil, aynı zamanda toprak sağlığına da fayda sağlayabilecek bir yeraltı özelliğinin olup olmadığını araştırmayı unuttuk.
Toprak mikrobiyomu işlevlerinin, mahsullere temel besin maddelerinin sağlanmasında önemli bir katkı sağladığı ortaya çıkmıştır. Bu, toprak sağlığını ve besin döngüsü ve gıda temini gibi temel ekosistem işlevlerini destekleyebilecek ve iyileştirebilecek yer altı özelliklerinin belirlenmesi için acil bir ihtiyaç yarattı.
Şimdi bunu ve özellikle kök salgılarının buğdayın rizosferinde yaşayan mikrobiyal loncaların aktivitesini nasıl kontrol edebileceğini araştırıyoruz.
Özellikle, Azot (N) döngüsünde yer alan mikrobiyom loncalarını kontrol etme kapasitesine sahip eski buğday çeşitlerinin kökleriyle ilgileniyoruz.
John Innes Center Germplazm Kaynak Birimi'nde düzenlenen Watkins koleksiyonunda rizosfer toprağı ve toprakta Azot (N) dönüşümünü kontrol etmek için güçlü bir kapasiteye sahip eski bir çeşitten türetilen bir popülasyon topladık.
Bu rizosfer toprağı için orada hangi mikrop ve mantarların yaşadığını ve temel işlevlerinin neler olduğunu araştırdık.
Simon Griffith ve Luzie Wingen ile işbirliği içinde, buğday genomu ile Azot (N) döngülü mikropların bolluğu ve aktivitesi arasında güçlü bir bağlantı olduğunu gösteren ön sonuçlar elde ettik. Şimdi bu iletişimi kök mimarisinin analizi ile buğday genomunda daha derinden araştırıyor ve bu bilgiyi birleştiriyoruz.
Ölçmek için görüntü analiz yazılımı RhizoVision kullanıyorum ve tek bir görüntüden, buğday çeşitlerinde kök uzunluğundan, yoğunluğundan, yanal köklerden 40'a kadar fiziksel özelliği ölçebiliriz.
Bu bilgiyi bitkilerin azot alımı gibi önemli süreçlerle ilişkilendirebiliriz. John Innes merkezi fotoğraf platformu sayesinde, analizi gerçekleştirmek için yeterli çözünürlükte görüntüler elde edebiliyoruz.
Bu şekilde, tarlada yetiştirilen bir bitkiden bir buğday tacı, farklı kök çapını farklı renklerle gösteren ve çok sayıda fiziksel özelliklerle analiz edilmektedir.