İklim değişikliği krizinin etkisiyle her geçen yıl bir öncekine oranla bitkilerin gerek doğal gerekse tarımsal alanlarda uğradığı biyotik ve abiyotik stres koşullarına adaptasyon geliştirme çabası güç hale gelmekte ve artan dünya nüfusunun güvenli gıda erişimi ile gıda güvenliği konuları da ciddi bir tehdit unsuru oluşturmaktadır. Bu bağlamda bitki ıslahı ve ıslah çalışmalarında kullanılan teknolojilerin önemi daha da ön plana çıkmaktadır.
Dünya genelinde Birleşmiş Milletlerin Gıda Güvenliği ve Beslenme Durumu (SOFI) raporuna göre; 2023 yılında yaklaşık 733 milyon insan açlık çekerken 713 milyondan fazla insanın yetersiz beslediği tahmin edilmektedir (FAO 2023). Aynı raporda 2 milyar insanın Covid 19 pandemisi sürecindeki gıda güvensizliği ile değişir oranlarda karşılaştığı ifade etmiştir. Gıda güvenliğini tehdit eden bitki sağlığı ürünlerinin kullanımında Yeşil Mutabakat ile sınırlamalar önümüzdeki on yıllarda pestisitlerin, gübrelerin ve birçok kimyasalın yeniden gözden geçirilmesini sağlamaktadır. Kaldı ki azalan tarım alanları, yenilerinin açılmasının güçlüğü, sulama kısıtı, iklim değişikliği kaynaklı yaşanan biyotik ve abiyotik stres koşullarının gıda üretiminde büyük sorunlara yol açması bitkilerin ıslahı ve ıslah teknolojilerinin gelişmesinin önemini artırmaktadır.
Bitki ıslahı, insanlığın avcı toplayıcı olduğu döneme kadar gitmekle birlikte yerleşik hayata geçişin de öncülüğünü yapmıştır. Doğada insan müdahalesi olmaksızın mutasyon, Agrobacterium tumefaciens gibi bakteriler aracılığı ile de genotipe bağlı fenotipsel değişikliklerle bitkiler farklılaşmaktadır. Günümüzde ise bitki ıslahı dediğimizde kültür bitkilerinin yabani formlardan ve mevcut türlerden oluşturulan varyasyonlarla değişen insan ihtiyaçları göz önüne alınarak çeşitli yöntemlerle iklim koşullarına uyarlanması, başta besleyici değeri olmak üzere performanslarının ve kullanışlıklarının artırılması için genotiplerde meydana gelen değişiklikleri esas alan bir disiplin olup güvenli gıda ve gıda güvenliğinin sağlanması açısından gereklidir. Ve yine küresel ölçekte ‘Yeşil Devrim’ ile kullanılmaya başlanan pestisitler ve kimyasal gübrelerin. Tarımsal üretimde meydana getirdiği artış trendini Fischer (et al. 2014)’in, 1997-2010 yılları arasında tahıl verimindeki yıllık artışı 1960-1980 yılları arasındaki artışın neredeyse ⅓ kadar olduğu verisi ile göstermiştir ki verimi bu yöntemlerle artırmaktan vazgeçmemiz gerekmektedir. Kaldı ki kullanılan kimyasalların oluşturduğu çevre kirliliği, toprak tuzluluğu, toprak yorgunluğu, Daha büyük tehdit unsurudur. Bu bağlamda bitkilerin genetik yapılarının iyileştirilmesi tarımsal üretimin artırılması için tek seçenek olmaktadır.
Bitki Islahı; Gregor Mendel'in Pisum sativum çiçekleri üzerinde yaptığı sabırlı tozlaşma ve döllenme sonucu ortaya çıkan yeni hatlardaki bitkilerde gördüğü resesif ve dominant özellikleri kaydettiği defterinden kaleme aldığı ve 1865 yılında “Bitki Melezlemesinde Deneyler” adıyla yayınladığı makalesi bitki ıslah teknolojisinin en ilkel ancak en kapsamlı istatistiksel veri yöntemlerini içermektedir. Mendel ile başlayan bitki ıslahında, geleneksel yöntemler kullanıldığında en önemli kısıtlayıcı fenotipik değerlendirme, yer ve zaman olmaktadır. Geleneksel ıslah, yüksek besin verimliliğine sahip yarı bodur bitkiler gibi elverişli özelliklere sahip bitki fenotiplerinin seçilmesine dayanır ( Jeon vd., 2023 ). Bu bağlamda da Watson, Crick ve Franklin`in DNA sarmal yapısını keşfi ile birlikte hızlı, verimli, etkin..basit ve kolay aynı zamanda istenen genetik varyasyon yaratılması ile hedeflere ulaşılabilirliği artıran yeni teknolojilerin kullanılması kaçınılmaz hale gelmiştir. Hali hazırda;
1-Klonla Çoğaltma
2-Meristem Kültürü
3- Genetik Materyal Muhafazası
4- Embriyo Kültürü
5- Haploid Bitki Elde Etme Yöntemi
- Anter ve Polen Kültürü
- Yumurta ve Yumurtalık Kültürü
- Kromozom Eliminasyonu (Bulbosum Tekniği)
6- Besi Ortamında Tozlanma ve Döllenme
7- Somaklonal Varyasyon
8- Somatik Hücre Melezlemesi ve Protoplast Kültürü
9- Gen Transferi
Yukarıda yer alan yöntemler dikkate alındığında son dönemlerde öne çıkan ve çokça tartışılan “Gen Transferi” ; genomda değişiklikler yapılması esasına bağlı olarak istenen genin DNA dizisine dahil edilmesi yani eklemesi veya çeşitli mühendislik teknolojileri yoluyla istenmeyen genin silinmesi şeklinde yapılmaktadır ve
1-BİYOLOJİK METOTLAR
- Agrobacterium aracılı gen transferi
- Bitki virüs vektörleri
2-FİZİKSEL METOTLAR
- Elektroporasyon
- Mikroprojektil
- Mikroenjeksiyon
- Liposome füzyonu
3-KiMYASAL METODLAR
- PEG aracılıklı
- Dietilaminoetil dekstran aracılıklı
Gen transferi ve CRİSPR CAS9 ile istenmeyen genin çıkarılması ile gerçekleştirilmektedir.
Genetiği Değiştirilmiş Organizmalar yani GDO olarak dilimizde yer edinen Rekombinant DNA teknolojisi ile bir organizmaya eklenen gen transgen olarak bilinir ve bu gen(ler)i ifade eden bir bitki transgenik bitki olarak adlandırılmaktadır. Rekombinant DNA, in vitro teknikleri, nükleik asitlerin hücrelere veya ve geleneksel yöntemlerde veya seçilimde kullanılmayan, doğal fizyolojik üreme engellerinin ve tekniklerinin üzerine çıkan taksonomik kategorileri içine alan işlemler bütünü oluşturmaktadır. Aynı zamanda bir ticari ivmeye de destek olan bu durum Genentech'in kurulmasını sağlayan ilk transgen ile birlikte bitkiler söz konusu olduğunda 1980`li yıllarda bitki ıslahında çığır açmıştır. Yıl 1994 gösterdiğinde Calgene şirketinin “Flavr Savr” adıyla ekim izni aldığı ilk ticari transgenik tür domates olmuştur. O yıllardan günümüze fungusit, herbisit, insektisit kullanımını azaltmak amacıyla bazı hastalık ve zararlılara tolerant bitkiler
- Çinko parmak nükleaz teknolojisi,
- Oligonükleotid yönlendirilmiş mutagenez,
- Cisgenez ve intragenez,
- RNA'ya bağlı DNA metilasyonu
- CRİSPR CAS9
Teknolojilerde geliştirilmiştir. Ancak bu teknolojilerde de başarıyı etkileyen bazı faktörler;
- Bitki genotipi,
- Asetosyringone gibi vir genlerini uyarıcı bileşikler,
- Şekerler ve pH,
- Sıcaklık ve ışık,
- Hücre konsantrasyonu,
- İnokulasyon ve ko-kültüvasyon süresi,
- Eksplant tipi,
- Hormon uygulaması,
- Yaralama gibi faktörler sıralanmaktadır.
Bitki ıslah teknolojilerinin gelişmesine paralel olarak etik tartışmalardan söz etmemek hata olacaktır. Transgen bitkiler ile ilgili olarak burada bir parantez açmak gerekirse insan sağlığı açısından toksisitesi, alerjenitesi, antibiyotik direnci gibi bazı belirsizlikleri toplum nezdinde açıklamak, yabani formlara gen kaçışı riskini minimize etmek ve biyoçeşitliliği korumak, hastalık ve zararlıların direnç geliştirmesinin önüne geçebilecek tedbirler almak önemli bir yere sahip olacaktır.
Sonuç olarak bitki ıslahında özellikle baktığımızda GDO ile ilgili gelişen teknoloji, diğerlerine oranla paydaşları olan; bitki ıslahçıları, Ar-Ge, üniversite, ticari işletmeler… içinde büyük bir öneme sahiptir. Bu teknolojilerin okuryazarlığının başta ziraat fakülteleri özelinde öğrenilmesi ve öğretilmesi, daha fazla çalışma yapılması ve elbette teknoloji yatırımlarına ödenekler ayrılması ülkemizi de etkileyen iklim değişikli ve hali hazırda var olan biyoçeşitliliğin değerlendirilmesi göz önüne alındığında elzem görülmektedir.
Nilüfer Fatma Aydemir / ENP
Kaynak
Anand A, Subramanian M and Kar D (2023) Breeding techniques to dispense higher genetic gains. Front. Plant. Sci 13:1076094. doi: 10.33/fpls.2022.1076094
Fischer RA, Byerlee D, Edmeades GO (2014) Crop yields and global food security: will yield increase continue to feed the world? ACIAR Monograph No. 158. Australian Centre for International Agricultural Research, Canberra
https://www.fao.org
D. Jeon, Y. Kang, S. Lee, S. Choi, Y. Sung, T.H. Lee, C. Kim, Digitalizing breeding in plants: a new trend of next-generation breeding based on genomic prediction
Front Plant Sci, 14 (2023), Article 1092584
R. . Peter, J. Mojca, P. Primož Genetically Modified Organisms (GMOs), Editor(s): J.O. Nriagu, Encyclopedia of Environmental Health, Elsevier, 2011, Pages 879-888,
ISBN 9780444522726,
https://doi.org/10.1016/B978-0-444-52272-6.00481-5
Singh B. D., Singh A. K. Marker-Assisted Plant Breeding: Principles and Practices, ISBN 978-81-322-2315-3 DOI 10.1007/978-81-322-2316-0 Library of Congress Control Number: 2015943502 Division of Genetics Indian Agricultural Research Institute New Delhi, Delhi, India ISBN 978-81-322-2316-0 (eBook) Springer New Delhi Heidelberg New York Dordrecht London #Author(s) 2015
Yorumlar
Kalan Karakter: