Alan: Bitki fizyolojisi | IBO becerisi: İşaretli karbonun akışını yorumlama
Fotosentez ürünü nereye gider?
Olgun fotosentez yapan yapraklar birçok durumda kaynak (source) organ, gelişen kök uçları, genç yapraklar, tohumlar ve meyveler ise havuz (sink) organ olarak davranabilir. Bu sınıflama sabit kimlik değil fizyolojik durumdur: genç yaprak önce havuzken daha sonra kaynak olabilir. Sukroz, birçok yüksek bitkide floemle taşınan başlıca çözünmüş karbon formlarındandır; bazı türlerde farklı şeker alkolleri veya başka taşıma bileşikleri önemlidir. Sukroz yüklemesi apoplastik taşıyıcılarla ya da hücreler arası simplastik yollarla gerçekleşebilir. Floem yüklemesinin tek evrensel mekanizması yoktur.
Havuz gücü, yalnız organın büyüklüğü değil şekerleri alma ve kullanma kapasitesiyle ilgilidir. Hücre bölünmesi, nişasta sentezi, solunum ve depolama bu kapasiteyi etkiler. Fotoasimilat taşınımı, floem basınç akışı modeliyle açıklanabilir: kaynakta şeker yüklenmesi ozmotik su girişini ve turgor basıncını artırır, havuzda şeker boşaltılması basınç farkını etkiler. Bu model bütün detaylarıyla her türün her floem bölgesini tek başına açıklamak zorunda değildir; canlı boru elemanlarının taşınım direnci ve çevre koşulları da önemlidir.
İzotopla yön izleme
Bir yaprağa kısa süreli ¹³CO₂ verilmesiyle yeni sabitlenen karbonun zamanla floem, kök ve meyve dokularına ulaşması izlenebilir. Farklı organlardaki ¹³C yüzdesi yalnız kütlesel akıyı göstermez: havuz büyüklüğü, metabolik dönüşüm ve mevcut etiketsiz karbonla seyrelme de ölçümü etkiler. Pulse–chase deneyinde etiketin ilk dağılımı ile uzun süre sonra depolanması farklı soruları yanıtlar.
Sentetik IBO problemi ve çözüm
Bitki A'da işaretli bir yapraktan 2 saat sonra kökte 40 birim, meyvede 60 birim izotoplu karbon saptanıyor; Bitki B'de kökte 70, meyvede 30 birim saptanıyor. İki bitkinin toplam etiket geri kazanımının eşit olduğu ve bu ölçümde öteki organlarda etiket saptanmadığı varsayılıyor. Hangi yorum doğrudur?
A) A kökü fotosentez yapmamıştır. B) B'de köke giden ölçülen etiket dağılımı daha yüksektir. C) B mutlaka iki kat daha hızlı büyür. D) A'nın fotosentezi kesin daha hızlıdır. E) Meyvede bulunan tüm karbon yeni sentezlenmiştir.
Doğru yanıt: B. Tek zaman noktasındaki dağılım oranı, büyüme hızını veya toplam asimilasyonu doğrudan vermez; ¹³C atom fazlalığı ve organ karbon havuzu ayrıca dikkate alınmalıdır.
Derinleştirme: karbon etiketi ve metabolik havuz
¹³C işaretli karbonun bir organda yüksek yüzde göstermesi, o organa toplam kütlesel karbon akısının daha büyük olduğunu zorunlu kılmaz. Örneğin küçük organlarda etiketlenme yüzdesi yüksek, büyük organlarda düşük olabilir; toplam etiketi hesaplamak için organ karbon havuz büyüklüğü gerekir. Geçici nişasta depolaması, gece floem taşınımı ve uzun ömürlü yapısal karbon farklı zaman ölçekleri oluşturur. Kaynak–havuz ilişkisi gün içinde değişebilir ve bitki türüne göre ana taşınan bileşik farklılaşabilir.
İkinci analiz: A organında 2 mg toplam karbonun %20'si, B organında 20 mg karbonun %5'i işaretli olsun. A'da 0,4 mg, B'de 1 mg işaretli karbon vardır. Yüzde bakımından A yüksek olsa da toplam işaretli miktar B'de 2,5 kat fazladır. Gerçek bir ölçümde işaretlenmemiş kontrolün doğal ¹³C bolluğu çıkarılarak atom yüzdesi fazlası bulunur. Bu fark, dokudaki toplam karbon miktarıyla birlikte değerlendirilir. İzotop fraksiyonasyonu ve geri kazanım düzeltmesi de gerekebilir.
Kaynak yönlendirmesi: Taiz ve diğerleri, Plant Physiology and Development; OpenStax bitkilerde madde taşınması.