Minik böcekler sadece bitki özsuyunu emmekle kalmayıp, konak olarak kullandıkları bitkiyi uysal hale getiren özel RNA’larını da gizlice onun bünyesine sokarlar.

Yaprak bitleri genellikle çiftçiler için olduğu kadar hobi bahçıvanları için de baş belasıdır: Konakçı bitkiye ulaşır ulaşmaz hızla çoğalırlar. Yüksek üreme oranının en büyük nedeni genellikle çiftleşme olmaksızın partenogenez (döllenmesiz üreme) ile üremeleridir. Ayrıca bu küçük narin böcekler ilk bakışta göründükleri gibi savunmasız değildir: Bir yandan bazı yaprak biti türleri kendilerini korumak amacıyla saldırgan karıncalara bağlanır, öte yandan özel ribonükleikasitlerini (RNA) konak bitkinin özsuyuna gizlice karıştırarak onları manipüle edebilirler. Yaprak bitleri, konakçı bitkinin türüne göre farklı genlerle bile hareket ederler. Bunu yakın zamanda John Innes Centre ve Norwich Research Parkındaki Earlham Enstitüsü’nden bilim insanları keşfettiler.

Yazhou Chen önderliğinde çalışan araştırmacılar, yeşil şeftali yaprak bitini (Myzus persicae) araştırma objesi olarak kullandılar. Bitin bulaştığı yapraklarda kıvrılma meydana geldiği gözlenmiştir. Bununla beraber bu yaprak biti türü 100’den fazla çeşitteki bitki virüsünü ve diğer patojenleri iletebildiği için oldukça büyük hasarlara sebep olurlar. Adından anlaşılanın aksine yeşil şeftali yaprak bitleri sadece şeftali ağaçlarına bulaşmazlar. Birbirinden farklı 400’den fazla bitki ailesine ait konakçılarda hızlıca ürerler. Örneğin, sırık fasulye ve bezelyenin yanı sıra; patates, ayçiçeği, kolza ve mısırda oldukça iyi gelişirler.

Araştırmacılar; Norwich’te bulunan East Anglia Üniversitesi’nden Cock van Oosterhout ile birlikte yeşil şeftali yaprak bitlerinin, genetikçilerin en sevdiği bitki olan Arabidopsis thaliana’nın da dâhil olduğu dokuz farklı bitki türü ile nasıl etkileşime girdiğini araştırdılar. Araştırmanın amacı, farklı bitki türleri üzerinde yaşayan böceklerin yaprak biti geninin RNA biçiminde farklı birçok transkriptini (kopyasını) iletip iletmediğini bulmaktı. Aralarında tat alma duyusunda önemli rol oynayan genlerin de bulunduğu yaklaşık 2000 gen, önemli ölçüde farklılıklar gösterdi. Tükürük bezlerinde çoğaltılan bir grup gen, İngiliz araştırmacıların özel ilgisini çekti.

Böcek hortumu tek yönlü bir yol değildir

Yaprak bitinin bitki özsuyunu emdiği hortum tek yönlü değildir. Bir yandan yaprak bitleri konakçı bitkilerin floemlerinden özsularını emerler, öte yandan fotosentezle elde edilen ürünleri tüm bitkiye dağıtan damar sisteminin içine tükürüklerini salarlar. Araştırmacıların Amerikan Ulusal Bilimler Akademisi’nin “Bildiriler” bölümünde bildirdiği gibi, yeşil şeftali yaprak bitinin sulu tükürüğü proteinin yanı sıra RNA da içeriyor. Bu RNA, protein yapımı için hâlihazırda bir kod içermez ve esas olarak her bir konakçı bitkinin türüne göre farklı şekilde aceleyle çoğaltılmış genlerden gelir. Ayrıntılı analizler Yazhou Chen ve meslektaşlarını yeşil şeftali yaprak bitinde çarpıcı şekilde benzer 30 genden oluşan bir aileye götürdü. Bu gen ailesi diğer yaprak biti türlerinde de bulunabildiği, ancak diğer böceklerde bulunmadığı için; ona Çince yaprak biti anlamına gelen “Yá”  adı verilmiştir.

Uğur böcekleri yaprak bitlerini büyük bir iştahla yerler.

Peki, Yá genlerinin RNA’sı; yeşil şeftali yaprak bitinin tükürük bezlerinden bitkiye nakledildikten sonra nereye ulaşır? Bunu öğrenmek için, her bir farekulağı teresi (Arabidopsis thaliana) yaprağının ucuna 20 tane yaprak biti yerleştirildi. Küçük bir kafes sayesinde kendilerine ayrılan yeri terk etmeleri engellendi. Yaprak bitlerinin tatlı besinlerini yapraklardan emdikleri ve aynı zamanda bitkiye tükürüklerini dikkatlice saldıkları yerde 9 Ya geni RNA’sı tespit edildi. Oldukça uzakta bulunan tamamen başka bir yaprakta üç Ya geni RNA’sı keşfedildi.

Araştırmayı daha derinleştirmek için İngiliz bilim insanları bu üç genden birine yoğunlaştılar. Ya1 olarak etiketlenen bu gen, yeşil şeftali biti kolza ve farekulağı teresi gibi turpgillerin özsuyunu iştahla emiyorsa, bu gen özellikle çoğaltılıyor. Ya1 RNA’sının bitkide nelere vesile olduğunu bulmak için araştırmacılar farekulağı teresinin transgenik varyantlarını yarattılar: Bazı bitkiler yabancı genleri sayesinde sözde RNA müdahalesi yoluyla özel bir RNA üreterek yaprak biti RNA’sını yok etti.

Nekrotrofik bir mantar olan kurşuni küf (Botrytis cinerea) çileklerin çürümesine neden olur. Emici böcekler için olumsuz sonuçlar, parazitler lehine daha fazla yeni nesil demektir. Bu tür bitkilerde yaprak bitleri alışıldığından daha az nesil üretirler. Farekulağı teresinin diğer transgenik varyantlarından bağımsız olarak, başka zamanlarda sadece yaprak bitinin tükürükleri üzerinden bitki içine erişebildikleri başka bir Ya1 RNA’sı ürettiler. Bu, yaprak bitlerine açıkça olumlu etkisi olan bir şeydi: Başka zamanlarda olduğundan belirgin oranda daha fazla nesil ürettiler. Böylece Ya1 RNA’sı bulaştırma faktörü olarak ortaya çıktı. Bu da sonuçta yaprak bitinin, konakçı bitkinin sırtından mükemmel bir yaşam sürmesini sağlar. Muhtemelen diğer Ya genlerinin RNA’sı da böyle bir etki yaratıyor. Yaprak bitleri, kurbanlarına RNA molekülü enjekte ettikleri için parazit olarak kolay kazanan tek böcek değillerdir. Bu bencil yeteneğin işleyişinin bilindiği birkaç vakadan biri çileklerde çürümeye yol açan kurşuni küftür. Riverside’da bulunan California Üniversitesi’nden Arne Weiberg ve Ming Wang ile birlikte çalışan biyologlar bu mantarın saldırısını farekulağı teresi ve domateslerde ayrıntılı olarak araştırdılar.

Bu çalışma, saldırıya uğrayan bitkiye gizlice nüfuz eden RNA’ların sözde RNA müdahalesiyle birbirine bağlandığını gösterdi. Sözde RNA müdahalesinin karmaşık mekanizması sadece yabancı RNA’yı elimine etmez, aşağı yukarı aralarında korona virüslerinin de bulunduğu RNA virüslerinin genetik materyalini de ayırır. Sözde RNA müdahalesi ile hücreye ait genler de özel olarak paralize edilirler. Asklı mantarların (Ascomycota – Bira mayası mantarları olarak da bilinirler.) RNA’sı bu mekanizmayı ele geçirir ve enfeksiyonları önlemeye yaradığı bilinen genleri bozar. Böylelikle kurşuni küf çürümesi engellenmeden yayılmaya devam edebilir.

Bazen de evrim tersine bitkileri saldırgan bir RNA ile donatmayı başarır. Çin-Amerikan araştırma grubu böylece, bitkilerin küçük RNA moleküllerinin iki tipini saldırgan mantar iplikçiklerine ihraç etmek suretiyle kendilerini mantar salgınına karşı başarıyla savunduklarını gözlemlediler: Pamuktan alınan RNA daha sonra Verticillium dahliae’nın zarar veren iki genini bloke eder. Verticillium hastalığa yol açan bir mantardır; bu mantarın bulaştığı bitkilerde yaprakların rengi kuvvetlice solar ve şekil bozukluğu ortaya çıkar. Yeşil şeftali yaprak bitinin konakçısı olan bitkilerin savunma mekanizmasına kendi Ya genlerinin RNA’sı ile nerede saldırdıkları hala cevap aranan bir soru olarak duruyor.

Kaynak: Faz.Net

Yazar: Diemut KLÄRNER

Çeviren: Naci Pektaş

Düzenleyen: Gözde Alkaya