Bir bitkide çimlenme mekanizmasının anlaşılabilmesi için öncelikle tohumun yapısal özelliklerinin ve içerisinde gerçekleşen biyokimyasal reaksiyonların bilinmesi gerekir. Bu reaksiyonların başlayabilmesi ise tohumun belirli fizyolojik süreçlerden geçmesine bağlıdır. Bu süreçler; dormansinin kırılması, su alımıyla metabolizmanın yeniden aktive olması ve embriyonun büyümeye hazırlanması gibi önemli olayları kapsar.
Dormansi, çok basit olarak; su, oksijen ya da sıcaklık gibi etmenler yeterli olsa da tohumların çimlenmemesi durumudur.
Çimlenme sürecinin ilk basamağı, dormansinin kırılmasıdır. Dormansiyi ortadan kaldırmak için bazı durumlarda yalnızca su yeterli olmayabilir; ışık, sıcaklık değişimleri ve hatta mekanik müdahaleler de bu süreci tetikleyebilir. Dormansi halinden çimlenmeye geçiş, endojen ABA (absisik asit) ve GA (giberellik asit) hormonları tarafından kontrol edilir. ABA dormansinin sürdürülmesini teşvik ederken, GA çimlenmeyi desteklemektedir (Zhao et al., 2024).
Dormansi her ne kadar halk arasında ‘uyku hali’ olarak tanımlansa da bu ifade tam olarak doğru değildir. Dormansi iki temel şekilde görülmektedir: primer dormansi ve sekonder dormansi. Primer dormansi, tohumun olumsuz koşullar nedeniyle fizyolojik çimlenme süreçlerini başlatamaması durumudur. Sekonder dormanside ise çevresel koşullar uygun görünse bile potansiyel risklerin varlığı tohumu yeniden dormansiye yönlendirebilir. Bu mekanizma tohum açısından evrimsel bir avantaj sağlar; çünkü çimlenme başladıktan sonra geri dönüş mümkün değildir ve bu karar son derece hassas bir şekilde düzenlenir.
Bitki tohumlarının büyük bir çoğunluğu olgunlaşmanın ardından kuru halde doğaya yayılır. Uygun sıcaklık ve oksijen koşullarının sağlanması, özellikle de suyun varlığıyla birlikte dormansi kırılır ve çimlenme süreci başlar. Tohum yatağında bulunan suyun imbibisyonu (su emilimi) sonucunda metabolizma yeniden aktive olur ve biyokimyasal reaksiyonlar hızlanır.
Çimlenmenin en kritik aşamalarından biri imbibisyondur. İmbibisyon, tohumun fiziksel kuvvetler aracılığıyla suyu emmesi süreci olup üç fazda incelenmektedir.
Faz I: Dormansi halindeki tohumlarda hücre zarları kısmen kristal yapı gösterirken sitoplazma jel kıvamındadır. Su alımıyla birlikte fosfolipit tabaka yeniden düzenlenir; bu süreç membran reorganizasyonu olarak adlandırılır. Mevcut mitokondriler aktive olur, mitokondriyal biyogenez başlar ve enerji üretimi hızla artar. Ancak aşırı su, toprak gözeneklerini doldurarak oksijen difüzyonunu sınırlandırabilir ve bu durum çimlenmeyi olumsuz etkileyebilir.
Faz II: Bu evrede su alımı yavaşlamakla birlikte metabolik faaliyetler yoğun şekilde devam eder ve tohum çimlenmeye hazırlanır. DNA onarım mekanizmaları aktive olur, oksidatif hasarlar giderilir ve protein sentezi başlar. Henüz belirgin morfolojik değişimler gözlenmese de çimlenme için gerekli fizyolojik altyapı büyük ölçüde tamamlanır.
Faz III: Çimlenmenin morfolojik olarak gözlemlenebildiği bu evrede endosperm veya testa enzimatik faaliyetler sonucunda bölgesel olarak zayıflar. GA/ABA oranının artmasıyla birlikte radikula çıkışı başlar. Embriyonun büyümesiyle oluşan mekanik basınç, radikulanın tohum kabuğunu aşarak dışarı çıkmasını kolaylaştırır. Radikulanın çıkışıyla primer kök oluşur ve kök gelişimi başlar.
Erken büyüme döneminde hücre uzaması, hücre bölünmesine kıyasla daha baskındır. Bu nedenle hücreler bölünüyor gibi görünse de esas olarak hücre uzaması gerçekleşmektedir; ancak mitoz bölünme tamamen yok değildir. Radikulanın toprakla temas ederek su ve oksijen alımını stabilize etmesinin ardından hücre uzaması yavaşlar ve yerini artan hücre bölünmesine bırakır.
Radikulanın çıkışıyla birlikte fide gelişimi başlar. Bu evrede genç bitki enerji ihtiyacını heterotrofik olarak karşılar; yani gerekli enerji fotosentezden değil, tohumda depolanan rezerv maddelerden sağlanır. Kotiledonların veya ilk gerçek yaprakların açılmasıyla klorofil sentezi artar ve fotosentez başlar. Böylece bitki heterotrofiden ototrofiye geçiş yaparak metabolik açıdan daha bağımsız bir büyüme sürecine girer.
BİTKİ SAĞLIĞI 