Sedef Çakır
Giriş
Yeni ortaya konan araştırmaya göre, yeşil kurdun (Helicoverpa armigera) larvaları ve yetişkin bireyleri, yiyecek seçimi için farklı şeker algılama sistemlerini kullanıyor.
Bugün eLife’da yayınlanan çalışmanın önemi editörler tarafından vurgulanıyor. Editörler, bu çalışmanın şeker algılamaya yarayan iki farklı tat alma reseptörünün, larva ve yetişkin formdaki kurtların beslenme tercihini değiştiren sebepler olduğunu dile getiriyor.
Elde edilen veriler, daha çok araştırmayla harmanlandığında, dünyada mahsul verimini artırmak için haşere kontrolü adına yardımcı bilgiler sunabilir.
Yeşil kurt, her yıl yaklaşık 3 milyar dolar ekonomik zarara sebebiyet veren dünyada kötü tanınmış bir haşeredir. Yeşil kurt, larva aşamasında genellikle düşük şeker konsantrasyonuna sahip yerleri tercih eder. Bu yüzden, bitkilerin yapraklarını, çiçek tomurcuklarını ve meyvelerini besin olarak kullanır. Yetişkin forma ulaştığında çoğunlukla şeker açısından zengin olan nektar tercih eder.
Önceki çalışmalar, yeşil kurdun sakaroz ve fruktoza duyarlı, tat sinyallerini saptayıp beyne aktaran özel sinir hücrelerine (GSN) sahip olduğunu ortaya koymuştu. Larvalarda, GSN’ler ağız çevresindeki özel yapılarda bulunur. Yetişkinlerde ise, antenlerde, bacakların vücuttan en uzak bölümleri tarsilerde ve hortum adındaki özel bir beslenme yapısında konumlanmıştır. Bu hortum insan diliyle benzer bir yapıdadır.
Araştırmanın başyazarı Shuai-Shuai Zhang,”Yeşil kurdun larva ve yetişkin dönemdeki beslenme biçimi çeşitliliği ve şeker konsantrasyonu bakımından ciddi şekilde birbirinden ayrılıyor. Sükroz, bitki dokularında başlıca bulunan şekerdir. Nektar ise sakkaroz, fruktoz ve glikoz içerir.” ifadelerini kullandı.
“Yeşil kurtların larva ve yetişkin yaşam formunda görülen beslenme farklılığını moleküler düzeyde tanımlamayı hedefledik.” diye de ekledi.
Zhang ve meslektaşları ilk olarak yeşil kurdun larvalarının ve yetişkinlerinin elektrofizyolojik ve davranışsal tepkilerini bitkilerdeki yedi şekerle karşılaştırdılar. Bu şekerlerin arasında sükroz, fruktoz ve glikoz da vardı. Hem yetişkinlerin hem de larvaların şekeri tespit etmelerini sağlayan GSN’lere sahip olduklarını doğruladılar. Fakat, tepki profillerinin, hassasiyetlerinin ve yoğunluklarının birbirlerinden ciddi şekilde farklı olduğunu saptadılar.
Larvalardaki şeker GSN’leri sakkaroza karşı yüksek hassasiyet gösterdi. Yetişkin GSN’ler sakkaroz, fukoz ve fruktoza daha düşük hassasiyet gösterdi. Larvalardaki GSN’ler yetişkinlere göre sakkaroza karşı 100-1000 kat duyarlıydı. Larvaların sahip olduğu bu hassasiyet, bitkilerde şekerin daha az bulunduğu bölgelerdeki sakkarozun yerini belirlemelerine fayda sağlayabilir.
Sonrasında araştırma ekibi, larva ve yetişkin tat organlarında Gr4-Gr12 dahil olmak üzere dokuz şeker tat alma reseptörü (GR) geninin ekspresyonunu ve fonksiyonunu inceledi. Gr9’un fonksiyonu bilindiği için diğer sekiz GR’nin fonksiyonunu Xenopus (Afrika kurbağası) oositlerini kullanarak test ettiler. Bu oositleri kullanmalarının sebebi büyük olmaları ve kolay yönlendirilebilir olmalarıydı. Bu sebeple, bilimsel araştırmalarda bu oositlerden sıklıkla yararlanılır.
Ekip, tüm GR genleri için DNA dizilerini farklı bir oosite ekledi. Böylece her oositin 11 farklı şekere nasıl bir yanıt verdiğini gözlemledi. Oositlerin çoğu herhangi bir tepki oluşturmadı, fakat Gr10 ve Gr6’yı ifade eden oositler bir ya da birden çok şekere cevap oluşturdu. Bu durum, bu oositlerin gıda tanıyabildiği anlamına geliyordu. Gr10’un sakkaroza, Gr6’nın ise sakkaroz, fukoz ve fruktoza cevap oluşturduğu keşfedildi.
En son Zhang ve meslektaşları, Gr6 ve Gr10 adına iki homozigot yeşil kurt mutantı oluşturmak için CRISPR/Cas9 yöntemini uyguladılar. Bu durum onların Gr6 veya Gr10 geninin fonksiyonunu bulundurmadığını belirliyordu.
Ekip mutant larvaların ve yetişkinlerin şekere karşı elektrofizyolojik ve davranışsal yanıtlarındaki farklılıkları tespit etmek adına çalışmalar yaptı. Analizleri sonucu, Gr10’un larvalardaki şeker GSN’leri aracılığıyla sakkaroz alımında ciddi bir yeri olduğunu ve larvaların sakkaroz yönelimine müdahale ettiğini saptadı. Diğer yandan, Gr6’nın yeşil kurdun GSN’lerinde sakkaroz, fukoz ve fruktozun algılanmasında görev aldığı tespit edildi.
Sonuçlar ele alındığında, larva ve yetişkin yeşil kurdun bir besindeki sakkarozu tespit etmek için farklı tat reseptörü genleriden yararlandığı ispat edildi. Larvalar, bitkisel dokularda yer alan düşük miktardaki sakkarozu saptamak için Gr10’u kullanırken, yetişkinler şekerleri saptamak için Gr6’yı kullanıyorlar.
Yazarlar da editörler de haşere kontrolü için çalışmalar yapmak adına şeker algılama mekanizmalarını anlamak için sükroz duyarlılığındaki bütün GR’lerin nasıl çalıştığını anlamının önemini vurguladılar.
State Key Laboratuvarı’nda Profesör, Yazar Chen-Zhu Wang, “Yeşil kurdun tat nöronlarındaki sakkaroz alımını moleküler düzeyde tanımlayıp raporladık. Aynı zamanda, yetişkin ve larva dönemlerindeki gıda tercihi farklılığının farklı tat reseptörlerinden kaynaklandığını tespit ettik.” ifadelerini kullandı.
“Gr10 ve Gr6 ile ilişkili GR’ler diğer kelebek ve güve türlerinde de mevcut. Bu sebeple, benzer mekanizmaların bu türlerde de bulunabileceğini düşünüyoruz. Bu durum, önümüzdeki araştırmalarla doğrulanmayı hakediyor.” diye ekledi.
Kaynak: https://phys.org/news/2023-11-moth-age.html
Görsel Kaynak: https://mavink.com/explore/Helicoverpa-Armigera-Second-Instar-Larvae
Editör: Yasemin CANKAT