BÜYÜME VE BÜYÜME HORMONLARI

... konulu sunumlar: "BÜYÜME VE BÜYÜME HORMONLARI"— Sunum transkripti:

1 BÜYÜME VE BÜYÜME HORMONLARI
ONDOKUZ MAYIS ÜNİVERSİTESİ ZİRAAT FAKÜLTESİ TARIMSAL BİYOTEKNOLOJİ BÖLÜMÜ BÜYÜME VE BÜYÜME  HORMONLARI Hazırlayan : Sibel BAHADIR

2 BÜYÜME VE BÜYÜMENİN TANIMI Büyüme canlıların temel özelliklerinden biri belki de birincisidir. Büyüme kolay tanımlanamayan kompleks bir olgudur. Büyümede ki en önemli aşama beden ölçüsündeki durağan olan değişiklerdir. Beden ölçüsündeki değişim genelde uzunlukta ya da hacimde saptanan artış ile ifade edilir. Bu kısa açıklamaya da dayanarak genelde benimsenmiş olduğu gibi büyüme ''bir canlı varlığın ağırlık dahil beden ölçüsünde görülen durağan ve geriye dönüşümü olmayan değişim'' olarak tanımlanmaktadır.

3 Bitkide büyüme; uzamada kaydedilen miktardan, taze ya da kuru ağırlık artışından, yaprak sayısından, yaprak hacminden veya yaprak alanından yararlanılarak belirlenmektedir. Tohumun çimlenmesinden ve çim oluşumundan başlayarak çiçeklenme ve meyve oluşumu bitkide başlıca büyüme evreleridir. Çimlenmeden başlayarak çiçeklenme başlangıcına değin geçen evre bitkilerde vejetatif büyüme olarak ifade edilirken, çiçeklenmeden sonra meyve oluşumuna değin geçen evre ise generatif büyüme olarak ifade edilmektedir.

4 Yaşam süreleri içerisinde bir ya da birden fazla ürün verme durumuna göre bitkiler monokarpik ve polikarpik tür olarak gruplandırılmaktadır. Monokarpik bitkilerden yaşam sürelerinde bir kez ürün alınırken polikarpik bitkilerden birden fazla ürün alınmaktadır. Tarımla uğraşanlar tarafından monokarpik bitkiler tek yıllık ve polikarpik bitkiler ise çok yıllık bitkiler olarak ifade edilmektedir. Örneğin mısır, buğday, arpa tek yıllık ve yonca, meyve ağaçları gibi bitkiler ise çok yıllık bitkilerdir.

5 Bitkide büyüme, genelde meristemler olarak bilinen belli büyüme noktalarında gerçekleşir. Apikal meristemler şeklinde ifade edilen kök ucu ve gövde ucu bitkilerde iki önemli büyüme notasıdır. Anılan iki büyüme ucunda gerçekleşen büyüme birincil büyüme olarak adlandırılmaktadır. Lateral meristemler olarak adlandırılan diğer bir büyüme ucundan gerçekleşen büyüme ise ikincil büyüme olarak ifade edilmektedir.

6 Büyüme evresindeki bitkilerin meristematik hücrelerinde 1)hücre bölünmesi 2)hücre genişlemesi 3)hücre olgunlaşması Olmak üzere üç değişik aşama görülmektedir. Büyüme uçlarındaki ince duvarlı olan meristematik hücrelerin vakuolleri küçük, protoplazmaları fazladır. Hücre bölünmesinin çok sık gerçekleştiği bu yörede hücre genişlemesine göre hücre uzaması çok daha azdır. Büyüme evresindeki bitkilerin meristematik hücrelerinde hücre bölünmesini, ikinci aşama olan hücre genişlemesi izler. Yaygın olan görüşe göre anılan hücrelerin içinde katı madde miktarının fazla olması absorbe edilen su miktarının artmasına neden olur. Büyümenin son evresi olan hücre olgunlaşması aşamasında hücreler farklı şekil ve büyüklük gösterirler. Bu aşamada hücreler farklılaşarak ksilem trakeidlerinin, elek borularının, arkadaş hücrelerinin, mekanik hücrelerin vb. Oluşmasını sağlarlar.

7                                                      BİTKİ BÜYÜME EVRELERİ      Zamana bağlı olarak belirlenen ve grafik kağıdı üzerinde işaretlenen bitki büyümesinin tipik bir S şeklinde olduğu görülür. Genelde bitki büyümesinde farklı dört değişik evre bulunmaktadır. Birinci evre yavaş büyüme evresidir. Bu evrede hücre bölünmesi çok yavaştır. İzleyen hızlı büyüme evresinde büyüme olağan üstü hızlı ve doğrusal şekilde gerçekleşir. Bu evreyi hücrelerin olgunlaşması nedeni ile büyümenin çok yavaş gerçekleştiği durağan büyüme evresi izler. Hücrenin görevini tamamladığı ve büyümenin hızla azalmaya başladığı son evre ise ölüm evresidir. 

8 Bitkilerde büyüme üzerine değişik etmenler etki yapar
Bitkilerde büyüme üzerine değişik etmenler etki yapar. Anılan etmenler genelde A)dışsal etmenle B)içsel etmenler Olmak üzere iki ayrı grup altında toplanmaktadır. Yörenin iklim ve toprak özellikleri dışsal etmenler içerisinde başta gelmektedir. ışık, yağış ve sıcaklık gibi etmenler, iklim özellikleri arasında yer almakta ve bitki büyümesi üzerine önemli etki yapmaktadır. Bitki büyümesi üzerine etkili içsel etmenlerin başında genetik özellikler gelmektedir. Örneğin DNA içerisinde bulunan genler büyüme için gerekli olan ve çeşitli biyokimyasal tepkimeleri katalize eden spesifik enzimler sentezlenmektedir.

9                       BÜYÜME HORMONLARI     Gününüzde bitki büyümesinin, bitkide sentezlenen az miktardaki belli kimyasal maddeler ile düzenlendiği ve koordine edildiği kesin olarak saptanmıştır. Anılan maddeler çoğunlukla bitki hormonları olarak adlandırılmaktadır. Bitki hormonları bazı kaynaklarda büyüme hormonları, fitohormonlar, büyüme etmenleri ve büyüme maddeleri gibi çeşitli adlarla ifade edilmiştir. Enzimlerden farklı olarak düşük molekül ağırlığına sahip olan büyüme hormonları, bitkinin herhangi bir organında ya da dokusunda sentezlenmekte ve diğer yere taşınarak orada bitki büyümesini düzenlemektedir. Büyüme hormonlarının sentezlendiği yerler etkili yerler ve görev yaptığı yerler ise hedef yerleri olarak bilinmektedir. 

10 1)Üretildikleri hücrelerde tepkimeleri katalize ederler.
                                ENZİMLER               BÜYÜME HORMONLARI 1)Üretildikleri hücrelerde tepkimeleri katalize ederler. 1)Sentezledikleri ve etki yaptıkları yerler farklıdır. 2)Nükleik asit olan ribozom dışında enzimlerin tamamı ya da büyük bir bölümü proteinlerden oluşmuştur. 2)Protein yapısında olanlar yanında çoğunluk asittir. 3)Bir yerden bir yere taşınmazlar. 3)Difüzyon edenler ya da iletim borularında  bir yerden diğer yere taşınırlar. 4)Biyokimyasal tepkimeleri katalize ederler ve tepkime oranını arttırırlar. 4)Biyokimyasal olayları katalize etmezler. 5)Kimyasal tepkimeleri başlatmazlar.  5)Fiziksel ve kimyasal tepkimeleri başlatırlar. 6)Tepkimeleri katalize edebilmeleri için göreceli olarak fazla miktara gereksinim vardır. 6)Gereksinim duyulan miktar çoz azdır. 7)Biyokimyasal tepkimelerin katalize edilmesi sonunda miktarları azalmaz. 7)Tepkime sonunda miktarları azalır. 8)Yüksek molekül ağırlığına sahiptirler ve geriye dönüşümü olan tepkimeleri de katalize ederler. 8)Düşük molekül ağırlığına sahiptirler ve geriye dönüşümü olmayan tepkimelerde görev yaparlar. 9)Katalize ettikleri tepkimeler özeldir. 9)Görev yaptıkları tepkimeler özel değildir.

11 OKSİNLER 1)Oksinler ve Çeşitleri Bitkide belirlenen ilk büyüme hormonudur. Oksin, koleoptillerin ışığa doğru bükülmelerinde rol alan hormon olarak keşfedilmiştir. Gölge ve ışık alan taraflarındaki hücrelerin farklı hızda uzamaları nedeni ile koleoptillerin ışığa doğru bükülmeleri oksinlerin keşfine dayanarak olmuştur. Bitkinin kök ve gövde uçlarında sentezlenen oksinler bitkilerde gereksinim duyulan yerlere taşınırlar. Bitkilerde belirlenen oksinlerin temelini doğal olarak oluşmuş indol-3-asetik asit(İAA) oluşturmaktadır. Indol-3-asetik asite koşut benzer işlevleri yerine getiren indol-3-ethanol, indol-3-asetaldehit ve indol-3-asetonitril gibi doğal olarak oluşmuş çeşitli derivatları bulunmaktadır. Ayrıca oksinlere benzer işlevleri yerine getiren sentetik oksinlerde geliştirilmiştir. Kloroindol-3-asetik asit ve indol-3-butirik asit yanında fenilasetik asit de bitkilerde yaygın şekilde bulunan doğal oluşmuş oksinler arasındadır.

12 2)Etkinlik Mekanizmaları Oksinler etkinliklerini farklı mekanizmalar ile gerçekleştirmektedir. Bu konuda en önemli mekanizmalar: -Hormonların bağlandığı belli yerlerde absorbe edilme, -Membranları asidik hale getirme, -Nükleik asit ve proteinleri değiştirme, -Hücre duvarı elastikliğini değiştirmek için gerekli olan protein, sellüloz ve hemisellüloz matrikslerini farklı hale getirmek olarak sıralanabilir.

13 Bitki büyümesi üzerine oksinlerin fizyolojik etkisi temelde hücrenin uzaması ve gelişmesini sağlamak suretiyle gerçekleşir. Bu olgunun yerine getirilmesi için a)hücrelerde ozmotik katı madde miktarı artar b)hücre duvarı basıncı azalır c)sitoplazmanın su geçirgenliği artar. Oksinler bitki büyümesi üzerindeki etkinliklerini kısa sürede doğrudan hücre üzerine yapmak ya da gen ekspresyonunu değiştirip yeniden düzenlemek suretiyle gerçekleştirilmektedir.

14 3)Bitkilerde Fizyolojik Etkileri 1)Hücre uzaması ve gelişmesi üzerine etkisi 2)Hücre bölünmesi üzerine etkisi 3)Dormansi üzerine etkisi 4)Apikal dominansi üzerine etkisi 5)Kök oluşumu üzerine etkisi 6)Yatma üzerine etkisi 7)Boğum arası uzunluğuna etkisi 8)Çiçeklenme üzerine etkisi 9)Meyve tutumu üzerine etkisi 10)Tam olgunlaşmadan çiçek, yaprak ve meyve dökülmesi üzerine etkisi 11)Yabani bitkiler üzerine etkisi

15 1)Giberelinler ve Çeşitleri
Giberelinler ilginç bir şekilde keşfedilmiş fitohormonlardır. Japon üreticileri boy uzaması nedeni ile çeltikten yeterli ürün alamamışlardır. Bu olgu yerel olarak boş başak ya da bakane hastalığı olarak adlandırılmıştır. Patologlar tarafından yapılan araştırma ve incelemeler sonucunda çeltik bitkisinin aşırı boylanmasına bir fungusun salgıladığı kimyasalın neden olduğu saptanmıştır. Kültüre alınan gibberella fujikuroi fungusu özütlerinden izole edilen kristal şeklindeki hormona fungusun adına izafeten giberellin adı verilmiştir.  

16      Yapılan çalışmalara bağlı olarak günümüzde sayıları giderek artan giberellin çeşitlerinin 15 tanesi doğrudan giberella fujikuroi fungusu özütlerinden izole edilmiştir. Piyasada en çok GA3, GA4 ve GA7 çeşitleri kullanılmaktadır. Reaktif olma durumlarına göre giberellinlerin: GA3>GA1>GA4>GA2 şeklinde sıralanırlar. Gibban yapısına sahip olmakla beraber giberelline benzer aktivite gösteren bileşikler de bulunmaktadır. Bu bileşikler: Helminthosporal, faseolik asit, ekdison ve steviol'dur. Giberellinler bahçe tarımında ve gıda endüstrisinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Özellikle kalıtsal olarak bodur olan bitkilerde boğumlar arası uzama teşvik edilmek suretiyle normal gelişme sağlanmaktadır.

17 2)Bitkilerde fizyolojik etkileri
1)Gövde uzaması üzerine etkisi 2)Bodur bitkiler üzerine etkisi 3)Tohumların çimlenmesi üzerine etkisi 4)Tomurcuk dormansinin önlenmesi üzerine etkisi 5)Çiçeklenme üzerine etkisi 6)Partenokarpi üzerine etkisi 7)Tarımsal üretimde kazanç arttırıcı etkisi

18

19 SİTOKİNİNLER 1)Sitokininler ve Çeşitleri Fitokininler olarak da ifade edilen sitokininler doğal fitohormonlardır. Yukarıda da açıklandığı gibi bitki büyümesini oksinler, giberellinler ise hücre uzamasını sağlamak suretiyle gerçekleştirirken bu işi hücre bölünmesini teşvik etmek suretiyle gerçekleştirmektedir. Günümüzde sitokininler bitkide büyümeyi hücre bölünmesini sağlamak suretiyle gerçekleştirilen maddeler olarak bilinmektedir. Hücre bölünmesini bir başka ifade ile sitokinesis olgusunu yerine getiren maddenin kinetin olduğu belirlenmiştir. Kinetin 6-furfurilamino pürin kimyasal yapıya sahiptir. Kinetin bitkilerde kinin olarakda ifade edilmektedir. Doğal ve sentetik olarak iki şekilde üretilmektedir. Yüksek bitkilerde zeatin doğal şekilde oluşmuş ve en fazla bulunan sitokinindir. Zeatinin bakteri ve mayalarda tRNA amino asit molekülleri şeklinde bulunmaktadır.

20 2)Bitkilerde Fizyolojik Etkileri 1)Hücre bölünmesi üzerine etkisi 2)Hücre büyümesi üzerine etkisi 3)Morfogenesis (organ oluşumu) üzerine etkisi 4)Yaşlanmanın geciktirilmesi üzerine etkisi 5)Tohumlarda dormansinin giderilmesi üzerine etkisi

21     ETİLEN      Etilen yüksek bitkiler yanında mantar ve bakterilerde de bulunmaktadır. Etilen tek bir hücreye özgü olmayıp tüm bitki hücreleri tarafından üretilmektedir. Koparılmış, kesilmiş ya da zarar görmüş dokularda etilen üretimi fazladır.     Etilen bitkilerin kök, gövde, yapraklar, tomurcuklar, meyveler, tohumlar vb. olmak üzere tüm organlarında üretilmektedir. Etilen üretimi bitki organının gelişme durumuna göre değişir. Genç ve gelişmekte olan yapraklarda büyümesini tamamlamış yapraklara göre daha fazla etilen üretilmektedir.

22 Bitkilerde etilen biyosentezi üç aşamada gerçekleşir. 1
Bitkilerde etilen biyosentezi üç aşamada gerçekleşir. 1. aşamada bir amino asit olan methionin, ATP molekülünün ve SAM sentetaz enziminin etkisiyle S-Adenozilmethionin (SAM)’e dönüşür. Biyosentezin 2. aşamasında ACC sintaz enziminin etkisi ile SAM ‘dan 1-aminosiklopropan-1-karboksilik asit (ACC) oluşur. 3. aşamada ise ACC oksidaz enziminin etkisi ile ACC’ den etilen sentezlenir. ACC sentez enziminin etkisi ile ACC’ den 5- metiltioadenozin (MTA) oluşur. Daha sonra izleyen tepkimeler ile yeniden methionin oluşur ve döngü yeniden başlayarak etilen biyosentezi sürdürülür. Etilen biyosentezi üzerine başta bitkinin gelişim evresi olmak üzere çevre koşulları, diğer bitki hormonları, fiziksel ve kimyasal zararlı maddeler gibi çeşitli etmenler etki yapar. Etilen biyosentesi gündüzleri en yüksek düzeyde gerçekleşirken geceleri ise en aza iner. Bazı maddeler etilen üretimini engelleyici olarak görev yapmaktadır. Örneğin aminoetoksi-ninilglisin ve aminooksiasetik asit başta olmak üzere kobalt iyonu etilen biyosentezini engellemektedir.

23 Bitkilerde fizyolojik etkileri
1)Tohum ve tomurcuk dormansisinin giderilmesi üzerine etkisi 2)Kök oluşması ve büyümesi üzerine etkisi 3)Gövde büyümesi üzerine etkisi 4)Yaprakların aşağı doğru kıvrılması(epinasty) üzerine etkisi 5)Çiçeklenme üzerine etkisi 6)Meyvelerin olgunlaşması üzerine etkisi

24 Epinasty

25 ABSİZİK ASİT (ABA) Bitkilerde Bulunuşu, Çeşitleri ve Biyosentezi Absizik asit (ABA) çoğu bitkilerde bulunan ve büyümeyi engelleyici olarak bilinen doğal bir hormondur. Büyümeyi engelleme ve geriletme başta olmak üzere, yaşlanma ve yaprak, çiçek ve meyve dökülmesi gibi değişik fizyolojik işlevlere de sahiptir. Büyümeyi engelleyici maddenin araştırılması amacı ile Huş ağacı yapraklarından izole edilen ve tohumlarında da dormant etki yaptığı saptanan madde dormin olarak adlandırılmıştır. Pamuk kozasından izole edilen benzer özelliklere ve yapıya sahip maddeye de Absizin II adı verilmiştir. Akça ağaç üzerinde yapılan çalışmalar sonucu izole edilen benzer madde ise ABA olarak adlandırılmıştır. Daha sonra çalışmalardan elde edilen ve benzer özellik taşıyan maddeye ortak ad olarak Absizik asit (ABA) adı verilmiştir.

26 Asimetrik bir karbon atomuna sahip olan ABA, cis ve trans şeklinde iki farklı izomere sahiptir. Doğal olarak oluşmuş ABA daima cis formundadır ve trans formunda olan ABA ‘ dan daha aktiftir. Bitkilerde ABA floem ve ksilem iletim borularında taşınmakta, normalde floem özsuyunda daha fazla bulunmaktadır. Köklerde sentezlenen ABA ksilem yolu ile sürgünlere taşınmaktadır. Bitki tohumlarının çimlenmesini ve oluşan fidelerin büyümesini geriletmek yanında amilaz sentezini engellemek ve stomaların kapanmasını sağlamak ABA’ nın en önemli biyolojik etkileri arasında yer almaktadır.

27 Bitkilerde Fizyolojik Etkileri 1)Tohumda çimlenme, fide ve tomurcukların büyümesi üzerine etkisi 2)Dormansi üzerine etkisi 3)Yaşlanma (senesens) ve absisyon üzerine etkisi 4)Stomaların kapanması üzerine etkisi

28 Tarımsal Yönden Önemi -Yaprak yaşlanmasının başlamasına neden olur
Tarımsal Yönden Önemi -Yaprak yaşlanmasının başlamasına neden olur. -Gövde büyümesini geriletir. -Yumru ürününü arttırıcı yönde etki yapar. -Kısa gün bitkilerinde çiçeklenmeye olumlu etki yapar. -Patates gibi yumru bitkilerde çiçek açılmasını geciktirir ve yumrularda filizlenmeyi önler -Meyvelerde olgunlaşmayı teşvik eder -Anti-transpirant olarak özellikle su stresinde bitkilerden su yitmesini önler.

29

30 VİTAMİNLER Yeşil bitkiler tarafından sentezlenen basit organik bileşiklerdir. Hücre metabolizmasında katalitik ve düzenleyici role sahiptir. Bitkilerde vitaminlerin çoğu enzim sisteminde ve koenzimlerin yapısında yer almaktadır. Canlılarda belli işlevlerin yerine getirilmesi ve büyümenin sağlanması için olağanüstü az miktarda gereksinim duyulan maddelerdir. Herhangi bir vitamin noksanlığı bitkilerde olduğu gibi insan ve hayvanlarda da anormal metabolizma bozukluklarına neden olur. Vitamin noksanlıklarında avitaminos ve vitamin fazlalıklarında ise hipervitaminos denilen ciddi hastalıklarla karşılaşılır.

31 Çoğu vitaminin bitki hücresinde sentezlenmelerine ve orada görev yapmalarına karşın tiamin gibi bazı vitaminler bitkinin diğer organlarında sentezlenmekte ve fitohormonlar gibi aktivite göstermektedir. Vitamin noksanlıklarının etkileri üzerindeki araştırmalar, insan ve hayvanlarda çok kolay yapılabilmesine karşın bitkilerde mümkün olmamaktadır. Vitaminler keşfedildikleri zaman A,B,C,D şeklinde alfabetik sıraya göre adlandırılmışlardır. Vitaminler, yağda çözünenler ve suda çözünenler olmak üzere iki grup altında toplanmıştır. Yağda çözünenler; vitamin A,D,E ve K iken suda çözünenler C ve B vitaminleridir. B kompleks vitaminler ise: Tiamin(B1), Riboflavin(B2), Nikotinik asit(niasin), Pridoksin(B6), Pantotenik asit, Biotin, İnositol, p-aminobenzoik asit, Folik asit ve Kolin’dir. Yapılan araştırmalar suda çözünen vitaminlerin bitkiler için hayati önemde olduğunu göstermiştir.

32 Vitamin A Yağda çözünen, büyümeyi teşvik eden ve enfeksiyona karşı dayanıklılık kazandıran bir vitamindir. Karoten olarak bilinen ve karaciğerde depo edilen maddelerden oluşmuştur. Karotence zengin havuç, yeşil yapraklı sebzeler, sarı renkli meyveler, tahıllarda fazla bulunmaktadır. A vitamini noksanlığında gece körlüğü, deri hastalıkları, ve sinir sistemi hastalıkları görülmektedir. Yüksek dozda A vitamininin zehir etkisi yaptığı da rapor edilmiştir.

33 Vitamin B Vitamin B, çeşitli vitaminleri içermesi nedeni ile genelde vitamin B kompleks olarak bilinen ve suda çözünen bir vitamindir. Koenzimlerin yapısında yer alır ve bağırsaklarda bulunan mikroorganizmalar tarafından sentezlenir. Tahıllarda, baklagillerde, yeşil yapraklı sebzelerde, yumuşak ve sert çekirdekli meyvelerde bol miktarda bulunur.

34 Değişik vitamin B kompanentleri; Vitamin B1 (tiamin) Vitamin B2 (riboflavin) Vitamin B3 (pantotenik asit) Vitamin B5 (niasin) Vitamin B6 (pridoksin) Vitamin B7 (biotin) Vitamin B9 (folik asit) Vitamin B12 (siyanokobalamin) Vitamin C (askorbik asit) Vitamin D (calcifenol) Vitamin E (takoferol) Vitamin K (küinon)

35 1)Büyüme evresindeki hücrelerin meristematik hücrelerinde ________, _______, ________ olmak üzere üç değişik aşama görülür. 2)Apikal meristemler şeklinde ifade edilen _______ ve _______ bitkilerde iki önemli büyüme noktasıdır. 3)________ üretildikleri hücrelerde tepkimeleri katalize ederler, ________’ nın sentezlendikleri ve etki yaptıkları yerler farklıdır. 4)__________ büyümeyi engelleyici hormon olarak da bilinir. 5)Büyüme hormonlarının sentezlendiği yerler __________, görev yaptığı yerler ise _________’ dir.