Nergis (Narcissus sp.) Çiçeklerinde Renk ve Koku Rekabeti

NGBB'de mart ayının sonlarında düzenlenen "Bahçemizin Nergis Çeşitleri" adlı sergi, çiçeklerinin zarafeti, hoş kokusu ve çeşitliliğiyle dikkatleri çeken nergis bitkisinin tüm özelliklerini yansıtıyordu. Bahçedeki sergi masasında ziyaretçilere görsel obje olarak sunulan nergis türlerinin her biri, aslında çevresel koşullara ve tozlaştırıcı tercihlerine göre şekillenmiş, farklı birer biyokimyasal stratejinin ürünüdür.
NGBB'deki nergis çeşitliliği, bitkilerin sahip olduğu hücresel ham madde yönetiminin nasıl gerçekleştiğinin canlı kanıtlarıdır. Örneğin, dıştaki çiçek örtüsü (periant) beyaz-krem renginde, içteki göbek kısmı (korona) ise sarı, turuncu, pembemsi renklerde olan "Narcissus L. 'Ice Follies'", "Narcissus L. 'Professor Einstein'", "Narcissus L. 'Pink Charm'" gibi nergis kültüvarları; o hoş ve etkili kokularını, renklerinden feragat ettikleri açık tonlardaki dış yapraklarına borçludur.
Öte yandan "Narcissus L. 'Tête-à-tête'", "Narcissus L. 'Golden Dawn'", "Narcissus L. 'Loveday'", "Narcissus L. 'Daydream'" gibi, tamamen sarı veya turuncu tonlara sahip olan nergis çeşitleri; hücresel enerjilerinin çok büyük kısmını, tozlaştırıcıları için cazip renklerde birer davetiye oluşturmaya, yani renk pigmentleri üretmeye ayırır.

Nergislerde renk-koku profilinin oluşum sürecinde, 'şikimik asit', 'metileritritol fosfat' ve 'mevalonik asit' yolaklarının üçü de aktiftir. Bu yolaklar birbirinden bağımsız olmayıp, kendi aralarında sıkı sıkıya bağlantılı hücresel ağ gibi çalışarak sürece katkı sağlar. Ancak, çiçeğin dış yaprakları ile korona kısmı arasında, metabolik yolakların işleyişi ve genetik kontrolü açısından farklılıklar vardır. Bitki, bu iki dokudaki hücresel varlığını, birbirinden farklı stratejilerle yönetir.

Hücre içindeki metabolik akış, üretim hattında hangi yolun açılıp hangisinin kapanacağını belirleyen ve adeta birer kontrol noktası gibi çalışan enzimler sayesinde yönlendirilir. Nergis çiçeğinin periant ve korona kısımlarındaki renk ve koku çeşitlenmesinin moleküler temelini, bu kontrol noktalarındaki enzimlerin ifade (ekspresyon) farkları oluşturur. Örneğin, nergis çiçeğinin periant kısmında bulunan ve koku oluşumuna önemli katkı sağlayan, 'fenilpropanoid' ve 'benzenoid' bileşiklerinin üretildiği 'şikimik asit' yolağı daha aktiftir.
Nergis çiçeğinin rengi, sadece pigment üretimiyle belirlenmez; aynı zamanda bu pigmentlerin yıkım hızı da belirleyicidir. Periant kısmı beyaz renkli olan nergislerde, üretilen pigmentlerin yıkım enzimleri tarafından hızla parçalanması, rengin açılmasına veya kaybolmasına neden olurken; oluşan ara ürünler de çiçeğin kokusuna katkıda bulunur.
Korona kısmında ise öncelikle plastidlerdeki 'metileritritol fosfat' yolağı, yüksek kapasiteyle kullanılır. Böylece, hem güçlü görsel renk hem de katmanlı koku profili sentezlenir. Hücresel kaynakların (metabolik akışın), bu iki doku arasındaki farklı paylaşımı sayesinde, nergis çiçeğinde renk ve koku bir arada var olabilmektedir. NGBB’de bulunan nergis çiçeklerinin pembe, beyaz, sarı, turuncu renkleri, 'flavonoid' ve 'karotenoid' bileşikleri tarafından verilirken; hoş parfümsü kokuları, uçucu 'benzenoid' ve 'fenilpropanoid' bileşikleri tarafından sağlanır.
Nergis çiçeklerinde, bu görkemli biyokimyasal üretim sürecinin yönetimi rastgele değildir. Süreç; büyüme evresi, fitohormonlar, ışık ve sıcaklık koşulları, tozlaşma gibi, biyotik ve abiyotik koşullardan etkilenir. Örneğin, üretilen koku kombinasyonları, müşterileri olan tozlaştırıcılara ve onların işlevsel olduğu saatlere uygun olarak ayarlanır. Konuya ilişkin çalışmaların sonuçlarına göre; 'terpenoid' ve 'metil 2-hidroksi-3-fenil propiyonat' bileşikleri, arılar için güçlü çekim sinyali oluşturan başlıca koku unsurlarıdır. 'Benzenoid' ve 'monoterpen' bileşikleri ise özellikle kelebekleri çiçeğe yönlendiren koku unsurları arasında yer alır.
Çiçeklerin koku salınım hızı da biyolojik saatlerine bağlı olarak değişir; koku üretimi, geceye göre gündüz saatlerinde zirveye ulaşır. Nergislerin yaydığı 'benzenoid' ve 'monoterpen' bileşikleri, özellikle gündüz aktif olan arılar ve kelebekler için, âdeta karşı konulamaz çağrı niteliğindedir. Bunun dışında aşırı sıcaklıklar, çiçeklerin pigment üretimini yavaşlatıp renklerin solmasına neden olurken; aynı zamanda koku genlerini baskılayarak koku salınım hızını ve bileşimini de büyük ölçüde değiştirebilir.
Özetle tüm bu açıklamalar, nergis çiçeklerinde renk ve koku dengesinin, biyotik ve abiyotik sinyallere yanıt olarak, biyosentetik yolaklar arasında oluşan etkileşimler aracılığıyla nasıl yönetildiğini ortaya koymaktadır. Çiçeklerde renk ve koku oluşumu, bitkilerin evrimsel süreçte nesillerini devam ettirmek amacıyla, dost unsurları cezbetmek, düşman unsurları ise uzaklaştırmak üzere geliştirdikleri birer biyokimyasal mühendislik harikasıdır.
İlkbaharda NGBB’yi ziyaret edenler, nergislerin hoş kokusu ve cazip renklerinden etkilenirken; aslında bu özelliklerin, bitkinin yapısındaki farklı metabolik yolakların, uyumlu bir orkestra yönetimindeki gibi, sessiz bir biyokimyasal pazarlık sonucunda oluştuğunu ve belirli bir rekabet içerdiğini unutmamalıdır.

Doğanın Kimyasal Dili:
Renkler ve Kokular


Çiçeklere renklerini veren ana maddeler; flavonoidler, karotenoidler ve betalain pigmentleridir. Flavonoidler çiçeklerin renksiz, beyaz, sarı, kırmızı, mor ve mavi; karotenoidler sarı, turuncu ve kırmızı; betalainler ise sarı, kırmızı, mor ve mavi görünmesine neden olur. Çiçeğin rengini belirleyen pigmentlerin miktarı, biyosentez ve yıkım arasındaki dengeye bağlıdır. Pigmentler, tozlaştırıcıları bitkiye çekmenin yanı sıra, bitki dokularını ultraviyole ışınlarına ve çevresel streslere karşı da korur.

Öte yandan çiçek kokuları, havaya salınan uçucu organik bileşiklerden oluşur. Bu koku bileşenleri de terpenoidler, benzenoidler, fenilpropanoidler ve yağ asidi türevleri gibi farklı biyosentetik kökenlere sahiptir. Kokuların hedefinde arılar, kelebekler ve güveler gibi, bitkiye fayda sağlayan belirli tozlaştırıcılar bulunur. Çiçeklerin saldığı kokular, nektar arayan ve zorunlu ziyaretçiler olan faydalı canlıları kendine çekerken; aynı zamanda, bitkiye zarar verebilecek fırsatçı ziyaretçileri de uzak tutma görevi üstlenir. Böylece, çok yönlü savunma ve iletişim mekanizması olarak işlev görürler.

Çiçeklerin Gizli Stratejisi:
Ortak Biyosentetik Yollar


Çiçeğin rengi ve kokusu, hücre içinde aynı fabrikada üretilir. Yani çoğu zaman aynı biyokimyasal yolaklar ve aynı hammaddeler, hem pigmentleri hem de koku moleküllerini oluşturur. Örneğin, 'şikimik asit' yolu adı verilen metabolik yolak, hem renk veren flavonoidlerin hem de bitkilere koku veren fenilpropanoid ve benzenoidlerin üretildiği ortak yoldur. Bu iki farklı ürün grubu (pigmentler ve kokular), sentezlenebilmek için, aromatik bir aminoasit olan 'L-fenilalanin' adlı ortak öncü maddeyi kullanabilmek için birbiriyle hücresel düzeyde rekabet eder. Benzer şekilde, plastidlerdeki metileritritol fosfat yoluyla, hem karotenoid pigmentleri hem de monoterpenler gibi terpenoid koku bileşenleri, aynı hammadde (izopentenil difosfat ve dimetilalil difosfat) havuzundan üretilir. Sitozolde ise mevalonik asit yoluyla bu hammaddelerden seskiterpenler üretilir. Hücre içindeki bu ortak hammadde kısıtlaması, bitkileri evrimsel süreçte tercih yapmaya zorlamaktadır. Hammaddenin renk mi yoksa koku mu üreteceği, hücrenin moleküler trafik polisleri gibi olan, transkripsiyon faktörleri aracılığıyla genetik düzeyde tayin edilir.