Ülkemizin topraklarında yeterli silisyumun var olduğu bilinmesine rağmen mevcut silisyumun kolay alınabilir formda olmamasından dolayı eksikliği ciddi verimi ve kalite kaybına yol aşmaktadır.
Ege Üniversitesi Ziraat Fakültesi Bitki Koruma Bölümü Öğretim üyesi Prof. Dr. Necip Tosun ile Silisyumun bitkilerdeki rolü üzerine bir söyleşi gerçekleştirdik.
Değerli Hocam, siz silisyum üzerine yıllardır çalışmalar yapıyorsunuz. Sizce silisyumun önemi ülkemizde ne kadar biliniyor?
Silisyumun bitki gelişimindeki önemi dünyada çok önceleri anlaşılmasına rağmen ülkemizde bu durum daha yeni anlaşılmaya başlamıştır.
Bitkiler gelişimleri için organik ve inorganik elementlere ihtiyaç duymaktadırlar. Bu bağlamda oksijen, hidrojen, karbon, mineral olmayan elementler esas teşkil etmektedir. Bunların dışında azot (N), potasyum (K), kalsiyum (Ca), fosfor (P), magnezyum (Mg), kükürt (S) gibi makro ve bor (B), klor (Cl), bakır (Cu), demir (Fe), molibden (Mo), Nikel (Ni), Çinko (Zn) gibi mikro elementler bitki gelişimi için gereklidir. Her bir element kendine özgü olup bitkinin yaşam döngüsünü tamamlamak için önem teşkil etmektedir.
Tüm bu elementlerin dışında bitki gelişimi için zorunluluk teşkil etmeyen fakat bitki büyüme ve gelişiminde, bitki fizyolojisinde, yapısal ve biyokimyasal olaylarda kritik rol alan yarı metal SİLİSYUM’un (Si) rolü yıllardır göz ardı edilmektedir. İngilizcesi Silicon olan Silisyum, hem insan, hem hayvan hem de bitkiler için faydalı bir elementtir.
Silisyum Bitki Gelişiminde Nasıl Bir Rol Oynuyor?
Alınabilir formdaki silisyum, bitkilerde beslenmenin biyokimyasal sırasında katalizör görevine sahiptir.
Silisyumun bitkilerin hücre duvarını güçlendirmede rol oynadığı bilinmekte ve bu nedenle bitkinin hastalık ve zararlılara karşı direncinin artmasına; kuraklığa ve ağır metallere karşı toleransının artmasına ve mahsul kalitesi ve verimine katkı sağladığı tahmin edilmektedir.
Yapılan çalışmalar göstermiştir ki, bitkilerin beslenmenin biyokimyasal sırasına bakıldığında Silisyum un ikinci sırada olduğu anlaşılmıştır.
Bitki büyümesinin temeli olarak;
1. Bor, silisyumu aktive ederek biyokimyasal işlemleri başlatır.
2. Silisyum, kalsiyumdan başlamak üzere diğer tüm besin maddelerini taşır.
3. Kalsiyum, azota bağlanır.
4. Azot, amino asitler, DNA ve hücre bölünmesini gerçekleştirir. Amino asitler, özellikle magnezyum gibi klorofil ve tag iz elementleri proteinleri oluşturur.
5. Magnezyum enerjiyi fosfora transfer eder.
6. Fosfor, şeker oluşturması için karbona ulaştırır.
7. Karbon, oluşan şekerleri taşıması için potasyuma gönderir.
8. Potasyum, bunları taşır.
Topraklarımız silisyum olarak zengin bilinmesine rağmen neden bitkiler yeteri kadar silisyumdan yararlanamıyor ?
Silisyum Yerkabuğunda yaklaşık %28, karasal bitkilerde kuru ağırlık ilkesine göre yaklaşık %0,1-10 arasında yer almaktadır. Ancak silisyumun hangi formlarının biyolojik olarak bitki tarafından absorbe edildiğinin bilinmesi gerekmektedir. Silisik asit polimerizasyonu olan polisilisik asit biyolojik olarak alınabilir formda değildir. Silisik asidin, monosilisik asit Si(OH)4 veya ortosilisik asit (OSA) formları bitki tarafından alınabilir tek formudur.
Silisyum ile ilgili bitki gelişimi üzerine yapılan çalışmalar ne zaman başlamış ve ne gibi sonuçlar elde edilmiştir?
Silisyum ile çalışmalar 1840 yılında şeker kamışı ile başlamıştır. Mo, Zn, Cu gibi bazı mineraller ile güçlü bağ oluşturabilen silisyum ile geliştirilen gübreler ile şeker kamışı, çeltik, domates, buğday ve turunçgillerde bitki veriminde artış elde edilmiştir. Bu tarihten yana yürütülen çalışmalar ile alınabilir formdaki silisyumla (SiO2) “metal toksisitesi, kuraklık, tuz stresi, bitki hastalıklarına dayanıklılık” konularında ümitvari sonuçlar elde edilmiştir
Stabilize silisik asit formundaki silisyum ülkemizde de bitki koruma ürünü olarak ruhsatlıdır. Bitki aktivatörü olarak ruhsatlı olan silisik asit, sanayi domatesinde bakteriyel leke ve geç yanıklık hastalığının kontrolü için 3 farklı ilaçlama programında kullanılmıştır. Silisik asit tüm programlarda ilaçlamaların etkinliğini çiftçi koşuluna göre önemli derecede arttırmıştır.
İlgili Ürünler
Silisyumun bitkideki çalışma sistemi ne şekilde gerçekleşiyor ?
Silisyum bitkide “fiziksel, biyokimyasal ve moleküler düzeyde” rol oynamaktadır
Şekildeki şema silisyumun bitkideki mekanizmasını mükemmel şekilde özetliyor.
Fiziksel Bariyer Oluşturma;
Silisyumun uygulamaları sonucunda bitkinin kök sisteminden veya yapraklarından doğrudan alınarak biyotik stres koşullarına karşı, bariyer olarak görev alarak bitki hastalık ve zararlılarını baskıladığı ortaya konulmuştur.
Bu durum bitkinin mekanik anlamda güçlenerek fiziksel bir bariyer oluşturması ile gerçekleşmektedir.
Kutikula altında kalın silika tabakası oluşumu, çift katlı kutikula tabakası oluşumu, silisyum selüloz membranının kalınlaşması, papilla oluşumu, epidermal hücre duvarındaki organik bileşikler ile blok oluşumu şeklindeki fiziksel yapılar ile patojen penetrasyonu engellenmektedir.
Aynı zamanda çoğu silisyum, hücre duvarlarındaki hemiselüloz ile çapraz bağlantı sağlayarak bitkinin yenilenme ve mekaniksel özelliklerini iyileştirmektedir. Yapılan çalışmalar neticesinde çeltikte Pyricularia oryzae, buğdayda Bipolaris sorokiana’ya karşı silisyum uygulamalarında oluşan bariyer neticesinde patojen penetrasyonu engellenmiş, yeşil aksamda fungal kolonizasyonda azalma görülmüştür. Silisyum kök uygulamalarının bazı bitkilerde yaprağa göre daha etkili olduğu ortaya konulmuştur.
Biyokimyasal ve Moleküler Mekanizma
Silisyum, savunma bağlantılı enzimleri-kitinaz, peroksidaz, polyphenoloxidases, β-1,3- glucanase, phenylalanine ammonia-lyase, uperoxide dismutase, ascorbate peroxidase, glutathione reductase, catalase, lipoxygenase ve glucanase aktive ederek biyotik stres aktörlerine bitki hastalık ve zararlılarına karşı etkili olmaktadır.
Bu doğrultuda silisyum temelli savunma mekanizması; savunma bileşiklerinin birincil ve ikincil metabolit taşınma yolları ile hızlı üretimlerine dayanmaktadır.
Silisyumun bitkideki biyokimyasal mekanizması üzerine yürütülen çalışmalarda Buğdayda kitinaz ve peroksidaz, çeltikte glucantransase, peroxidase, polyphenol oxidase, Phenylalanine ammonia-lyase, superoxide dismutase, catalase, ascorbate peroxidase, glutathione reductase, lipoxygenase, hıyarda chitinase, peroxidases, polyphenoloxidases’ı aktive ederek bitki hastalıklarına karşı silisyum uygulamaları ile başarılı sonuçlar elde edilmiştir.
Eğer özetleyecek olursak
- Bitkiler silisyum biriktirme kabiliyetlerine göre büyük farklılık gösterirler (%0.1-%10)
- Si biriktirenler monokot bitkiler için zorunludur (çeltik, çim, tahıllar, mısır, şeker pancarı, orkideler vb)
- Silisyumu orta derecede biriktiren veya biriktirmeyen dikot bitkiler için faydalıdır (çilek, kavun, hıyar, domates, gül, fasulye vb)
- Silisyum, biyotik ve abiyotik stresleri azaltarak bitki sağlığı üzerinde olumlu etkiye sahiptir.
- Silisik asit, kalsiyum alınımını arttırır, bunu organik azot (L-Amino asitlerden), magnezyum, fosfor, ve potasyum izler. Bu elementler bitkiler için biyoyararlı biçimde mevcut olmalıdır.
- Silisyum, böceklerin saldırılarına ve hastalıklara karşı bitki bağışıklık sistemini arttırır.
- Silisyum modülasyonlu fitohormon sinyalizasyonu ve enzim üretimi analiz edilmiştir.
- Silisyum, bitkileri zararlı böceklerden ve patojenlerden korumakta önemli bir rol oynamaktadır.
Sizce alınabilir formda silisyumun bundan sonra ülkemizde kullanımı artar mı ve üreticilere ne boyutta katkı sağlar.
Ülkemizin verimli topraklarında yetiştirilen bitkilerin verim potansiyellerine hala ulaşamadığını düşünüyorum. Silisyum noksanlığı verimliliği etkileyen önemli unsurlardan birisidir. Alınabilir formda silisyumun kullanımı ülkemizde artmaya devam edeceğini düşünüyorum. Verimliliğe önemli katkı sağlayan silisyum bitkilerin verim potansiyellerini ortaya çıkaracak ve üreticiler daha fazla kazanç elde edeceklerdir.
Kaynaklar
Mustafa DERE