Mısırda Destek Kökler

Destek kökler mısır bitkilerinde toprak üzerinde çıkan nodal kökleridir. Mısır bitkisinin toprağa sabitlenmesinde ve stabilizasyonunun yanı sıra su ve besin alımında da önemli bir rol oynar. Destek kökü gelişimi genetik ve çevresel faktörlere bağlıdır ve nodal kök sisteminin büyümesiyle doğru orantılıdır. 

Destek Kök Nedir?

Mısır bitkisinin toprak üzerindeki boğumlardan büyüyen köklerine genellikle destek kökleri denir. Destek kökler mısırın yanı sıra şeker kamışı, sorgum, cin darı ve tilki kuyruğu gibi diğer bazı bitkilerde de bulunur. Mısırın bilinen bir özelliği olmasına rağmen destek köklerinin bitki büyümesini ve üretkenliğini desteklemedeki işlevleri tam olarak anlaşılmamıştır. "Destek kökleri" adı bitkinin sabitlenmesi ve stabilize edilmesi anlamına gelmektedir ancak bu işlev bile yakın zamanda araştırmalarla kesin olarak kanıtlanmıştır.

Mısır Kök Sistemi 

Bir mısır bitkisi iki kök sistemi üretir: seminal kök sistemi ve nodal kök sistemi. 

Seminal kök sistemi radikula ve en fazla üç çift yan seminal kökten oluşur. Seminal kökler tohum embriyosunun içinden çıkar ve mısır fidesinin ilk birkaç hafta boyunca hayatta kalmasını sağlar.

Nodal kökler bitkinin gelişme mevsimi boyunca ayakta kalmasını sağlayan ana kök sistemidir. Nodal kökler mezokotil üzerindeki ayrı boğumlardam sırayla gelişir. Destek kökleri toprak üzerinde çıkan nodal köklerin devamıdır. İlk destek kökleri 6. boğumdan ortaya çıkar (Şekil 1) ek destek kökleri ise bazı durumlarda 7. boğumdan veya daha üstten ortaya çıkar. Destek kökleri özellikle de 6. boğumun üzerindekiler her zaman toprağa ulaşmaz. Bunlara hava destek kökleri denir.

Şekil 1. 6. Boğumdan çıkış gösteren destek kökleri 

Sabitleme ve Stabilite

Yapılan araştırmalar toprağa nüfuz eden destek köklerinin aslında bitkinin stabilize edilmesinde ve rüzgardan kaynaklanan yatay hareketin azaltılmasında önemli bir rol oynadığını göstermiştir (Reneau ve diğerleri, 2020).  Destek kökleri bitkiyi stabilize etmenin yanı sıra kök sistemine uygulanan yukarı doğru kök sökme kuvvetine karşı koruma sağlayarak bitkinin sabitlenmesine de yardımcı olur (Obayes ve diğerleri, 2022). Toprağa nüfuz eden birden fazla destek köke sahip bitkilerde alt boğumdan gelen kökler toprağın daha derinlerine bağlandıkları için bitki stabilitesine en fazla katkıyı sağlar.

Yatmayı Önler 

Yeni destek kökler genellikle bir yatma olayından sonra ortaya çıkar (Şekil 2).

Şekil 2. Yatan bitkide yeniden çıkan destek kökler 

Bu gelişmeyi tetikleyen mekanizma tam olarak bilinmemektedir; gravitropizm (bitkilerin yerçekimine tepkisi) olarak yorumlanmaktadır (Sparks, 2023). Her ne kadar bu tepkinin bitkinin yatma olayının ardından stabilize olmasına ve iyileşmesine yardımcı olacak bir adaptasyon olduğu açık görünse de; bu destek köklerinin aslında yatan bitkiye ne ölçüde fayda sağladığı belirsizliğini korumaktadır. 

Destek Kökler Neden Çizgilidir?

Destek köklerindeki pigmentasyon hibritin genetik kaynaklı verdiği bir tepkidir ancak aynı zamanda güneş ışığına tepki olarak da ortaya çıkabilir. Destek kökleri geliştikçe değişen gece/gündüz süreleri sebebiyle çizgili bir desen ortaya çıkabilir (Şekil 3).

Şekil 3. Destek köklerinde antosiyanin pigmentasyonu hibritin genetiğine bağlı olmakla birlikte destek köklerinin güneş ışığına maruz kalmasını da gerektirir. 

Su ve Besin Alımı

Destek köklerinin su ve besin alımındaki rolü yakın zamana kadar belirlenememiştir. Bitkilerin su ve besin taşınmasından sorumlu ksilem elementleri destek köklerinde çok sayıda bulunmaktadır bu da destek köklerin su ve besin alımında önemli bir rol oynadığını göstermektedir. Yapılan araştırmalar toprağa nüfuz eden destek köklerinin gerçekten de su ve azot kaldırdığını ve kökler ne kadar büyük olursa alımın da o kadar büyük olduğunu göstermiştir (Rasmussen ve diğerleri, 2022).

Şekil 4. Destek kökü gelişimi aşırı rutubetli veya kuru koşullar nedeniyle durabilir. Bu bitkinin destek kökleri aşırı sıcak ve kuru koşullar sebebiyle durmuştur.

Destek Kökleri Strese Tepki Olarak Gelişir mi?

Mısırdaki destek köklerinin bitki üzerindeki strese tepki olarak geliştiğine dair bir bilgi yoktur. Destek kökü gelişimi genetik ve çevresel faktörlerden etkilenir. Destek kökü gelişimi stres koşullarından etkilenebilse de bunların varlığı mutlaka bitki üzerindeki stresin bir göstergesi değildir (Sparks, 2023.)

Destek köklerinin uçlarındaki yapışkan madde nedir?

Mısır kökünün uçlarında bulunan hücreler, karbonhidrat, amino asitler ve diğer bileşikleri içeren müsilaj adı verilen bir jel salgılar. Bu jel, kök dokusu ile toprak arasındaki arayüzün oluşturulmasında ve toprak mikropları ile etkileşimde önemli bir rol oynar. Destek köklerinin salgıladığı müsilaj, genellikle henüz toprağa ulaşmamış köklerin uçlarında toplanan damlacıklar halinde görülebilir (Şekil 5).

Şekil 5. 6. ve 7. boğumlarda destek kökleri bulunan ve 8. boğumda yeni destek kökleri oluşan mısır bitkisi. Köklerin salgıladığı müsilaj hava destek köklerinin uçlarında görülmektedir. (Resim Iowa State University Extension and Outreach'tan alınmıştır.)

Yapılan araştırmalar hava destek köklerindeki müsilajın bitkiye azot sağlayan nitrojen bağlayıcı bakterileri barındırabildiğini göstermiştir (Van Deynze ve diğerleri, 2018).

Şekil 6. Destek kök gelişimi olmayan mısır bitkileri. Bu fotoğraf aşırı kuraklık stresinin çok erken başladığı 2012 yılında Johnston, IA'da yapılan bir N oranı denemesinden alınmıştır. Şiddetli kuraklık ve N eksikliği stresinin birleşimi bitki büyümesini etkilemektedir. 

Destek Kökü Gelişimi Hangi Durumlara Bağlıdır?

Mısır bitkileri rutin olarak asla toprağa ulaşmayan destek kökleri üretmektedir bu da onların bunu neden yaptıkları ve bunun verime etki edebilecek besin kaynaklarının israfı olup olmadığı sorusunu gündeme getirmektedir. Destek kökleri bitkinin ihtiyaç duyulduğunda açılıp kapandığı ayrı bir sistem değildir; bunlar tüm nodal kök sisteminin büyümesiyle ve genel olarak bitki büyümesiyle bağlantılıdır.

Bitki aktif olarak büyüdüğü sürece yeni destek kökleri üretilecek ve toprağa nüfuz eden destek kökleri büyümeye devam edecektir. Güçlü gelişmeye sahip sağlıklı bir bitki aynı zamanda daha fazla destek kökü oluşturma eğilimindedir. Tarla kenarlarındaki bitkilerin daha fazla destek kökü üretmesi yaygındır (Şekil 7). Bu bitkiler aynı zamanda ikinci koçana ve kardeşlere de sahip olabilir; mevcut kaynaklar için daha az rekabete sahip oldukları için daha fazla büyüme sağlayabilirler.

Şekil 7. Sıranın sonundaki mısır bitkisi, sıranın aşağısındaki bitkilerden daha fazla destek köke sahiptir.

Düzensiz Destek Kökleri 

Düzensiz destek kökleri mısır yetiştirilen alanlarda tropik hibrit yetiştirildiğinde gözlemlenebilir. Adaptasyon bölgelerinin dışına çıktıklarında bu bitkiler genellikle bir koçanı doldurmayı başaramazlar ve sezonun sonlarına doğru bitkisel büyüme devam ederek aşırı derecede büyümeye eğilimli olurlar. 

Bitkiler büyümeye devam ettikçe yeni destek kökleri oluşturmaya devam ederler. Johnston, IA'daki Corteva Agriscience araştırma istasyonunda yetiştirilen tropik hibrit bitkilerde 12 boğumda destek köklerinin oluştuğu gözlemlenmiştir (Şekil 8).

Şekil 8. 12 adet boğumdan çıkan destek köklerine sahip bir mısır bitkisi. Bu bitki Johnston, IA'da ekilen Endonezya'da ıslah edilmiş 150 CRM'lik bir hibrittir.

Kaynaklar 

Obayes, S.K., L. Timber, M. Head, and E.E. Sparks. 2022. Evaluation of brace root

parameters and its effect on the stiffness of maize, in silico plants. 4: diac008.

Rasmussen A., L. Erndwein, A. Stager, J.W. Reneau, and E.E. Sparks. Preprint.

Bigger is better: Thicker maize brace roots are advantageous for both strength

and nitrogen uptake. bioRxiv, 2022. https://doi.org/10.1101/2022.10.01.510439

Reneau, J.W., R.S. Khangura, A. Stager, L. Erndwein, T. Weldekidan, D.D. Cook, B.P.

Dilkes, and E.E. Sparks. 2020. Maize brace roots provide stalk anchorage. Plant

Direct 4: e00284.

Sparks, E,E. 2023. Maize plants and the brace roots that support them. New

Phytologist. 237: 48–52.

Van Deynze, A., P. Zamora, P.-M. Delaux, C. Heitmann, D. Jayaraman S. Rajasekar,

D. Graham, J. Maeda, D. Gibson, K.D. Schwartz et al. 2018. Nitrogen fixation in a

landrace of maize is supported by a mucilage-associated diazotrophic

microbiota. PLoS Biology 16: e2006352.