Bitki ıslahçılarının en önemli hedeflerinden biri haline gelen kurağa dayanıklılıkla ilgili araştırmalar yoğun bir şekilde sürüyor. Bilim insanları, buğday ve soya fasulyesi gibi C3 bitkilerinde ve mısır ve sorgum gibi C4 bitkilerinde gerçekleşen fotosentezini optimize etmekten ve onları sıcaklık ve kuraklığa dayanıklılığı sağlayan bir DNA parçası keşfettiler. C3 bitkilerinde C4 fotosentezini başlatmak mümkün gibi görünüyor.
Halihazırda dünyada 8.000'den fazla farklı C4 bitki türü bulunuyor. Bunların çoğunluğu sıcak ve kurak bölgelerde yetişiyor.
Bitkilerin yaklaşık %95'i, yapraklarda ışığı, suyu ve karbondioksiti bitkiye güç veren şekerlere dönüştürdüğü C3 fotosentezini kullanıyor. Yüksek yaygınlığına rağmen, C3 fotosentezinin iki büyük eksiği bulunuyor. Bu bitkiler fotosentez süresinin %20'sinde, karbondioksit yerine yanlışlıkla oksijen kullanıyor ve tekrar geri dönüştürüyor, sonuçta enerji israfı ortaya çıkıyor. Diğer yandan karbondioksitin girmesini beklerken yaprak yüzeyindeki gözenekler çok sık açılıyor, bu da bitkinin su kaybetmesine, sonuçta kurağa ve sıcağa toleransın düşmesine neden oluyor.
C4 bitkileri enerji tasarrufu yapmak ve suyu korumak için bitki yüzey gözeneklerini daha sık kapalı tutuyor ve bu oksijen kullanım hatalarını ortadan kaldırıyor. Neticede fotosentez verimliliği diğer bitkilere göre %50 daha yüksek oluyor.
Bilim insanları pirinç ve sorgum bitkilerinde gen ifadesini ölçerken, DOF olarak bilinen bir transkripsiyon faktörü ailesinin her iki türde de mezofil hücreleri yapmak için genleri açmaktan sorumlu olduğunu, ayrıca DOF'ların her iki türde de aynı düzenleyici öğeye bağlandığını ifade ediyorlar. C4 sorgum bitkilerinde, bu düzenleyici öğenin aynı zamanda fotosentez genlerini de determine etmesi çeltiğe bu mekanizmanın aktarılabileceği umudunu güçlendiriyor.
Yapılan çalışmalar hem C3 hem de C4 bitkilerinin üstün C4 fotosentez süreci için gerekli genleri ve transkripsiyon faktörlerini içerdiğini ortaya koyuyor.
Bilim insanlarının gelecek çalışmaları pirincin C3 yerine C4 fotosentezini kullanacak şekilde tasarlanıp tasarlanamayacağını belirlemek.
Hücre bazında yapılan çalışmalarda umut verici gelişmeler kaydediliyor. Buğday ve çeltik gibi dünya insanının yarısından fazlasını besleyen iki üründe C4 fotosentez mekanizmasını geliştirmek, küresel ısınma ve kuraklığa karşı devrim niteliğinde bir buluş olarak gösteriliyor. Uzun süredir devam eden çalışmalar yeni keşiflerle sonuca doğru hızlı ilerlemeler kaydediyor. Bilim insanları bu çalışmalar için uluslararası iş birliği programı teklif ediyorlar. Çalışmaların birleştirilerek hedefe daha hızlı ilerlemenin mümkün olabileceği görünüyor.
Geçmişte buğday ile çavdar melezlenerek kıraç şartlarda tahıl üretimi güçlendirilmişti. Önümüzdeki yıllarda buğday ve çeltiğe C4 fotosentez mekanizmasının eklenmesiyle verimlilik %50 civarında arttırılacak. Aynı zamanda daha kurak koşullarda yetişmeleri sağlanacak.
