Çiçek yapısı ve tozlaşma

Temmuz başında Haktan, dayısı Hayrettin'in mısır tarlasında çapa yapıyor. Sıraların arasından geçerken omzu bitkilerin tepesindeki püsküllere çarpıyor ve siyah tişörtü bir anda sapsarı bir tozla kaplanıyor. «Mısır tohumunu döküyor,» diyor gülerek, «bu toz toprağa karışacak, seneye burada kendiliğinden mısır biter.» Biraz düşünüp ekliyor: «Ama tarlada bir tane arı yok. Arı olmadan bu toz bir çiçekten ötekine nasıl gidecek?» Hayrettin bir koçanın yapraklarını aralayıp ucundan sarkan ipeksi telleri gösteriyor. Sonra ambardan geçen yılın koçanlarından birini getiriyor: tanelerin dizildiği sıralarda yer yer boşluklar var. «Teline o sarı toz değmeyen tane dolmaz,» diyor. Taneler tozun döküldüğü tepede değil, kendisi hiç toz üretmeyen koçanda dizilmişti. Sarı toz tohum değilse neydi, tarlada tek bir arı yokken tellere kim taşıyordu?

• Çiçeğin kısımlarını dıştan içe sıralar, her kısmı göreviyle eşleştirirsin.
• Polenin ve embriyo kesesinin oluşumunu bölünme türleri, hücre ve çekirdek sayıları ve kromozom sayılarıyla izlersin.
• Kendi kendine ve çapraz tozlaşmayı ayırır, çiçek özelliklerinden tozlaşmayı sağlayan etkeni çıkarırsın.
• Tozlaşmayı döllenmeden, poleni de erkek gametten ayırarak yorumlarsın.

Sarı toz neden tohum olamaz?

Haktan'ın sarı tozu tohum sanmasının bir mantığı var: toz bitkiden dökülüyor ve yere düşüyor. Ama koçandaki taneler bu fikri çürütüyor. Mısır tanesi tohum taşır ve bu taneler, toz üreten tepe püskülünde değil, bitkinin gövdesine yakın duran koçanda gelişir. Üstelik teline toz değmemiş yerlerde tane dolmamıştır. Demek ki sarı toz yeni bitkinin kendisi değil, tohumun oluşabilmesi için koçana ulaşması gereken bir şeydir. Bu toz polendir: içinde erkek gametleri verecek çekirdekleri taşıyan, dayanıklı bir çeperle örtülü küçük taneler.

TYT'deki «Bitkiler» dersinde çiçeğin yalnız kapalı tohumlularda bulunduğunu ve bu grubun üreme organı olduğunu görmüştük. Mısırın tepesindeki püskül de koçanı da çiçeklerden oluşur; yalnız gösterişli bir gül ya da lale çiçeğine hiç benzemezler. Bu farkın nedenini anlamak için önce tipik bir çiçeği parça parça açalım.

Bir çiçeği dıştan içe okumak

Bir çiçek, çiçek sapının ucunda genişleyen çiçek tablasının üzerine halkalar hâlinde dizilmiş yapılardan oluşur. Dıştaki iki halka üremeye doğrudan katılmaz; içteki iki halka ise üreme organlarıdır.

Tepecik, polenin tutunabilmesi için çoğu çiçekte yapışkan ya da tüylüdür. Yumurtalığın içindeki her tohum taslağı, dişi gametin hazırlandığı yerdir. Mısır koçanından sarkan tellerin her biri, bir dişi çiçeğin çok uzamış dişicik borusu ile tepeciğidir; teline polen değmeyen dişi çiçeğin tohum taslağı tane veremez. Hayrettin'in boş sıraları bu yüzden oluşmuştu.

Tam ya da eksik, erdişi ya da tek eşeyli

Dört halkanın dördünü de taşıyan çiçeğe tam çiçek, bunlardan en az birini taşımayan çiçeğe eksik çiçek denir. Gül ve elma çiçeği tam çiçektir. Erkek ve dişi organın aynı çiçekte bulunduğu çiçek erdişi (hermafrodit) çiçektir; bezelye ve lale örnektir. Çiçek bu iki organdan yalnız birini taşıyorsa tek eşeyli çiçek adını alır. Tek eşeyli bir çiçek bir üreme organından yoksun olduğu için her zaman eksik çiçektir; ama erdişi bir çiçek, taç ya da çanak yaprakları bulunmadığında yine eksik olabilir.

Tek eşeyli çiçekler bitki üzerinde iki biçimde dağılır. Mısırda erkek çiçekler tepedeki püskülde, dişi çiçekler koçanda, yani aynı bireyde bulunur; böyle bitkilere tek evcikli denir. Kabak ve ceviz de tek evciklidir. Antep fıstığı, hurma ve kivide ise erkek çiçekler bir bireyde, dişi çiçekler başka bir bireyde açar; bunlar iki evcikli bitkilerdir. Fıstık bahçelerine meyve vermeyecek erkek ağaçların da dikilmesi bundandır: erkek ağaç olmazsa dişi ağaçların tepeciklerine polen gelmez.

Polen başçıkta nasıl hazırlanır?

Başçığın içinde polen keseleri bulunur. Bu keselerdeki polen ana hücreleri diploittir (2n). Her biri «Mayoz» dersinde gördüğümüz bölünmeyi geçirir ve dört haploit (n) mikrospor verir. Ardından her mikrosporun çekirdeği bir kez mitozla bölünür; oluşan iki çekirdekten biri generatif çekirdek, öteki vejetatif çekirdektir (tüp çekirdeği). Mikrospor bu sırada kalın ve dayanıklı bir çeper kazanır ve polen tanesi olur. Generatif çekirdek, çoğu bitkide polen tüpü uzarken bir kez daha mitozla bölünerek iki sperm çekirdeği oluşturur. Tüp çekirdeği ise polen tüpünün büyümesini yönetir; döllenmeye katılmaz.

Buradan önemli bir sonuç çıkar: polenin kendisi gamet değildir. Gamet görevini, polenin içinde taşınan sperm çekirdekleri üstlenir. Polen, bu çekirdekleri kuru havada, böceğin tüyünde ya da rüzgârda zarar görmeden taşıyan küçük bir yapıdır; bu yüzden bazı kaynaklarda «erkek gametofit» diye adlandırılır.

Embriyo kesesi tohum taslağında nasıl hazırlanır?

Dişi tarafta olaylar yumurtalığın içindeki tohum taslağında geçer. Tohum taslağındaki diploit embriyo kesesi ana hücresi mayozla dört haploit megaspor oluşturur. Bu dört megasporun üçü erir; yalnız biri yaşamını sürdürür. Kalan megasporun çekirdeği art arda üç kez mitozla bölünür: önce 2, sonra 4, en sonunda 8 haploit çekirdek oluşur. Bu çekirdekler yerleşip hücrelere ayrılınca embriyo kesesi ortaya çıkar. Ders kitaplarında esas alınan ve çiçekli bitkilerin çoğunda görülen düzen şöyledir:

• Tohum taslağının açıklığına (mikropil) yakın uçta bir yumurta hücresi ve onun iki yanında iki sinerjit.
• Karşı uçta üç antipod hücresi.
• Ortadaki büyük merkez hücrede iki kutup çekirdeği.

Toplam sekiz çekirdek vardır, ama iki kutup çekirdeği aynı hücreyi paylaştığı için hücre sayısı yedidir. Yumurta hücresi, dişi gamettir. Polen gibi embriyo kesesi de gametin kendisi değil, gameti içinde taşıyan yapıdır.

Sayıları birlikte izlemek

Kromozom sayısını izlemenin kuralı basittir: mayozdan önceki ana hücreler 2n, mayozdan sonra oluşan her şey n'dir; mitoz sayıyı değiştirmez. Bezelyenin vücut hücrelerinde 14 kromozom bulunur. Buna göre polen ana hücresinde 14, mikrosporda 7, generatif çekirdekte 7, tüp çekirdeğinde 7, sperm çekirdeklerinde 7 kromozom vardır. Dişi tarafta embriyo kesesi ana hücresi 14, megasporlar, yumurta hücresi, sinerjitler, antipodlar ve iki kutup çekirdeğinin her biri 7 kromozomludur. Tablo bu eşleşmeyi özetler:

Sayma sorularında iki adımı birbirinden ayır: mayoz bir ana hücreden dört hücre verir, mitoz turları ise çekirdek sayısını her seferinde ikiye katlar.

Tozlaşma: polen tepeciğe nasıl gider?

Polenin aynı türden bir çiçeğin tepeciğine ulaşmasına tozlaşma denir. Polen aynı çiçeğin ya da aynı bitkideki başka bir çiçeğin tepeciğine konarsa kendi kendine tozlaşma, aynı türün başka bir bireyindeki çiçeğe konarsa çapraz tozlaşma gerçekleşir. Mısırda tepe püskülünden dökülen polen aynı bitkinin koçan tellerine düşerse, çiçekler farklı olsa da bitki aynı olduğu için bu da kendi kendine tozlaşmadır. Bezelye çiçeği açılmadan önce kendi poleniyle tozlaşır; Mendel'in arı döl soylar elde edebilmesi bu özelliğe dayanıyordu. İki evcikli bitkilerde ise kendi kendine tozlaşma olanaksızdır, tozlaşma ancak çapraz yolla olur.

Çapraz tozlaşmada iki farklı bireyin kalıtım maddesi bir araya gelme fırsatı bulur; bu, «Eşeyli üreme» dersinde gördüğümüz kalıtsal çeşitliliği artırır. Bazı erdişi çiçeklerde başçıklar, aynı çiçeğin tepeciği polen kabul etmeye hazır olmadan önce olgunlaşıp polenini döker; bu zamanlama kendi kendine tozlaşmayı zorlaştırır ve çapraz tozlaşmayı kolaylaştırır.

Rüzgâr mı, böcek mi?

Haktan'ın ikinci sorusunun cevabı mısırın çiçeklerinde yazılıdır. Mısır, buğday, ceviz ve Antep fıstığı polenlerini rüzgârla taşıtır. Rüzgâr polenin nereye gideceğini seçemediği için bu bitkilerin çoğu bol miktarda polen üretir; polenleri küçük, hafif ve kurudur. Çiçekleri gösterişsizdir: taç yaprakları küçüktür ya da yoktur, koku ve nektar bulunmaz. Başçıklar uzun sapçıklarla çiçeğin dışına sarkar, tepecikler tüylü ya da dallıdır ve havadaki poleni yakalamak için dışarı uzanır. Mısırın uzun ipeksi telleri bu yakalama işini görür.

Böcekle tozlaşan çiçekler başka bir yoldan gider. Taç yaprakları genellikle renkli ve büyüktür, kokuları belirgindir ve çoğu nektar salgılar. Polenleri daha az sayıdadır, ama yapışkan ya da pürüzlü yüzeyleri sayesinde böceğin vücuduna tutunur; tepecikleri de genellikle yapışkandır. «Türler arası ilişkiler» dersinde arı ile çiçek arasındaki ilişkiyi mutualizm olarak adlandırmıştık: arı nektar ve polenle beslenir, çiçeğin poleni ise başka bir çiçeğe taşınır. Bazı bitkilerde polenleri kuşlar, yarasalar gibi başka hayvanlar ya da su taşır. Arı olmayan bir tarla bu yüzden tozlaşmasız kalmaz; çiçek hangi taşıyıcıya göre biçimlenmişse tozlaşma ona bağlıdır.

Tepeciğe konmak yetmez

Tozlaşma, polenin tepeciğe ulaşmasıyla tamamlanır; döllenme ise gametlerin birleşmesidir ve ondan sonra gelir. Tepecikte polen bulunan her çiçekte döllenme olacağı kesin değildir: polen tüpünün dişicik borusu boyunca ilerlemesi, tohum taslağına ulaşması ve sperm çekirdeklerinin hedefine varması gerekir. Polen tüpünün bu yolu kimyasal uyarılara yönelerek bulması, «Bitki hareketleri» dersinde gördüğümüz kemotropizmanın bir örneğidir. Bir sonraki ders, tüpün ucundaki iki sperm çekirdeğinin embriyo kesesinde neden iki ayrı birleşmeye katıldığını, yani çift döllenmeyi açıyor; ardından tohum taslağının tohuma, yumurtalığın da meyveye nasıl dönüştüğünü izliyor.

Örnek 1 — Dıştan içe sıra

Soru: Tam ve erdişi bir çiçekte yapıların dıştan içe doğru sırası hangisidir?

• A) Taç yaprak → çanak yaprak → dişi organ → erkek organ
• B) Çanak yaprak → taç yaprak → erkek organ → dişi organ
• C) Erkek organ → taç yaprak → çanak yaprak → dişi organ
• D) Çanak yaprak → erkek organ → taç yaprak → dişi organ
• E) Dişi organ → erkek organ → taç yaprak → çanak yaprak

Çözüm: Koruyucu çanak yapraklar en dışta, onları çekici taç yapraklar izler; üreme organlarından erkek organ halkası dişi organı çevreler ve dişi organ merkezde durur. A seçeneği iki koruyucu halkanın yerini, E seçeneği bütün sırayı ters çevirir. Cevap: B.

Örnek 2 — Ana hücreden çekirdeklere

Soru: Vücut hücrelerinde 24 kromozom bulunan bir bitkide embriyo kesesindeki antipod hücresinin ve onu oluşturan sürecin başındaki ana hücrenin kromozom sayıları hangisidir?

• A) antipod 24, ana hücre 24
• B) antipod 12, ana hücre 12
• C) antipod 24, ana hücre 12
• D) antipod 6, ana hücre 12
• E) antipod 12, ana hücre 24

Çözüm: Embriyo kesesi ana hücresi mayozdan önceki hücredir ve 2n = 24 kromozom taşır. Mayozla oluşan megaspor 12 kromozomludur; antipodlar bu megasporun mitozlarından geldiği için onlar da 12 kromozomludur. Mitozun sayıyı yarıya indirdiğini sanan D seçeneğine, mayozu ters yönde kuran C seçeneğine düşer. Cevap: E.

Örnek 3 — Çiçekten taşıyıcıyı okumak

Soru: Bir bitkinin çiçekleri küçük, yeşilimsi, kokusuz ve nektarsızdır; tepecikleri tüylü ve çiçeğin dışına uzanmıştır. Bu bitkinin polenleri için hangisi beklenir?

• A) Çok sayıda, küçük, hafif ve kuru olmaları
• B) Az sayıda ve yapışkan olmaları
• C) Arıların vücuduna tutunacak pürüzlü bir çepere sahip olmaları
• D) Tohum taslağında üretilmeleri
• E) Diploit olmaları

Çözüm: Renk, koku ve nektarın olmaması çiçeğin hayvan çekmediğini; dışarı uzanan tüylü tepecik ise havadaki poleni yakalamaya göre biçimlendiğini gösterir. Bu rüzgârla tozlaşmanın işaretidir ve rüzgârın savurduğu polen bol, hafif ve kuru olmalıdır. B ve C böcekle tozlaşan çiçeğe aittir; polen başçıkta oluşur ve haploit hücrelerden gelir. Cevap: A.

Örnek 4 — Polen var, tohum yok

Soru: Varsayımsal bir çiçeğin tepeciğinde bol polen görülüyor, ama bu çiçekte tohum oluşmuyor. Hangisi bu durumla çelişmez?

• A) Tepecikte polen bulunduğuna göre döllenme kesin olarak gerçekleşmiştir.
• B) Tepecikteki polenler tohum olduğu için tohumlar oraya dökülmüştür.
• C) Tepecikte polen olmasına rağmen tozlaşma gerçekleşmemiştir.
• D) Tozlaşma olmuş, ama polen tüpü tohum taslağına ulaşamadığı için döllenme gerçekleşmemiş olabilir.
• E) Polenler tepecikte mayoz geçirerek yumurta hücresine dönüşmüştür.

Çözüm: Polenin tepeciğe ulaşması tozlaşmanın tanımıdır; demek ki tozlaşma olmuştur ve C yanlıştır. Tozlaşma döllenmeyi garanti etmez; tüpün ilerleyememesi ya da gametlerin birleşememesi tohum oluşumunu engeller. A tozlaşmayı döllenme sanır, B poleni tohum sanır, E ise polenle yumurtayı karıştırır. Cevap: D.

• Polenin erkek gamet olduğunu sanmak. Polen, generatif çekirdekten oluşacak sperm çekirdeklerini taşıyan yapıdır; gamet işini sperm çekirdeği görür.
• Tozlaşma ile döllenmeyi bir tutmak. Tozlaşma polenin tepeciğe ulaşmasıdır; döllenme gametlerin birleşmesidir ve tozlaşma olduğu hâlde gerçekleşmeyebilir.
• Aynı bitkideki iki farklı çiçek arasındaki tozlaşmayı çapraz saymak. Belirleyici olan çiçek değil bireydir; aynı bitkinin çiçekleri arasındaki tozlaşma kendi kendine tozlaşmadır.
• Embriyo kesesinde sekiz hücre saymak. Sekiz çekirdek vardır; iki kutup çekirdeği aynı merkez hücrede bulunduğu için hücre sayısı yedidir.
• Mitozla oluşan çekirdeklerin kromozom sayısını yeniden yarılamak. Mayozdan sonraki bütün mitozlar haploit sayıyı korur; generatif çekirdek de antipod da n'dir.
• Her tozlaşmanın arıya bağlı olduğunu düşünmek. Mısır, buğday ve Antep fıstığı rüzgârla tozlaşır; çiçeğin yapısı taşıyıcıyı ele verir.