Alan: Bitki fizyolojisi · Düzey: İleri IBO
Işık yalnız enerji kaynağı değildir
Fitokromlar kırmızı/uzak kırmızı ışığı algılayan fotoreseptörlerdir; Pr ve Pfr durumlarının oranları ışık kalitesine göre değişebilir. Kırmızı ışık çoğu klasik modelde Pfr oluşumunu artırırken uzak kırmızı ışık, fotodönüşüm dengesini ters yönde değiştirebilir. Kriptokromlar ve fototropinler mavi ışık yanıtlarının farklı kollarına katılır. Fototropinler fototropizma ve stoma açılmasında önemlidir; kriptokromlar saat ve gelişim yanıtlarında rol oynayabilir. Spektral yanıtların türler ve dokular arasında aynı olmayabileceği vurgulanmalıdır.
Bitkilerde gün uzunluğu algısı çoğu zaman yalnız toplam ışık süresi değildir; sirkadiyen saatin zamanladığı ışık duyarlılığı pencereleri önemlidir. Arabidopsis gibi uzun gün bitkilerinde CONSTANS ve FT sinyalleşmesi çiçeklenmenin fotoperiyoda duyarlı düzenlenmesine katkıda bulunur. FT proteininin yapraklardan sürgün meristemine taşınarak çiçeklenme programının başlamasına katkısı 'florijen' kavramıyla ilişkilidir. Kısa gün bitkileri, mutlak karanlık saat süresi, gece bölünmesi ve türün fotoperiyodik eşiği açısından ayrıca değerlendirilmelidir.
Gece bölme deneyi
Fotoperiyoda duyarlı bir kısa gün bitkisinde 8 saat ışık+16 saat karanlık çiçeklenmeyi destekliyor. 16 saatlik karanlığın ortasında kısa bir kırmızı ışık flaşı verildiğinde çiçeklenme baskılanıyor; hemen ardından uzak kırmızı flaşı verildiğinde kısmen geri geliyor. Bu sonuç fitokrom durumunun kritik gece aralığında rolüyle uyumludur. Fakat türün endojen saati, flaş süreleri ve toplam foton dozu kontrol edilmelidir. Aynı türün fide ışık tepkisini ölçmek, çiçeklenme yanıtını doğrudan kanıtlamaz.
Çözümlü problem
Kırmızı flaşın çiçeklenmeyi engellediği koşulda hemen ardından uzak kırmızı flaşı verilince çiçeklenme yeniden görülüyorsa öncelikle hangi çıkarım desteklenir?
A) Sadece sıcaklık etkilidir B) Fotokonvertibl ışık algısı rol oynar C) Glukoz sıfırdır D) Her bitki uzun gün bitkisidir E) Oksin sentezi bitmiştir.
Yanıt B. Kırmızı flaşın etkisinin uzak kırmızıyla geri çevrilmesi, fotodönüşebilen bir ışık algılama sistemini destekler. Flaş verilmeyen, yalnız kırmızı, yalnız uzak kırmızı ve iki flaşın peş peşe verildiği grupları karşılaştır. Saat fazı, ışık dozu ve sıcaklık kontrol edilmelidir.
Kaynak yönlendirmesi: OpenStax Biology 2e, bölüm 30.6; bitki fotobiyolojisi kaynakları.
İleri uygulama · Fitokrom deneyindeki son ışık etkisi
Klasik kırmızı/uzak kırmızı geri dönüşümlü deneyler, fotoreseptörün spektral olarak dönüştürülebilir durumlarının fenotipe katkısını gösterir. Kırmızı→uzak kırmızı→kırmızı dizisinde son flaş fenotipi yeniden değiştirebilir; ancak bu etki bütün ışık yanıtları için evrensel değildir. Uzun süreli yüksek ışık uygulaması, fotosentez, sıcaklık ve saat fazı gibi başka faktörleri değiştirir. Karanlığı gece ortasında bölme deneyinde tek bir türün yanıtından 'her kısa gün bitkisi aynı eşiğe sahiptir' denmez.
İkinci analitik soru: Aynı toplam gündüz süresi korunurken gece bölme flaşının zamanı erken, orta ve geç geceye kaydırıldığında yalnız orta durumda çiçeklenme baskılanıyorsa, sirkadiyen faza bağımlı duyarlılık hipotezi desteklenir. Işık şiddeti ve süre tüm koşullarda sabitlenmelidir.