|
Transformasyonu Yapılan Tahıllar
Tahıllar yaklaflık 10.000 yıldır insan gıdası olarak kullanılmakta ve bu gün dünya gıda kaynağının üçte ikisini oluflturmaktadırlar. Son zamanlara kadar, tahılların agranomik performanslarının geliflimi, böceklere karflı tolerans ve yüksek verim genellikle konvansiyonel yetifltiricilik ve bazı durumlarda türler ve cinsler arası melezlefltirme ile sağlanmıfltır (12, 13). 1980’li yıllarda hücre ve moleküler biyoloji tekniklerini bünyesinde barındıran biyoteknolojinin geliflmesi ile tahıllarda da verimin artırılması ve olumsuz flartlara daha dayanıklı ürün elde edilmesinde genetik transformasyon teknikleri kullanılmaya bafllanmıfltır. Tahılların insan diyetinde dünya çapında bir üstünlüğe sahip olmaları, genetik transformasyon çalıflmalarında ilk hedeflerden biri olmasına sebep olmufltur. Ancak daha sonraki uygulama çalıflmalarında, tahıllarda transformasyon çalıflmalarının problemli olduğu anlaflılmıfltır. Genellikle, monokotiledonlu hücreler ve dokular in vitro rejenereasyona diğerlerine göre daha az isteklidir ve Agrobacterium aracılığı ile yapılan transformasyona pek fazla karflılık vermemektedirler. Ayrıca, dikotiledonlu transformasyon sistemlerinde yüksek aktivite sergileyen bazı destekleyiciler, monokotiledonlu doku ve hücrelerde düflük aktivite göstermektedirler. Bütün bu nedenlerden dolayı tahılların genetik transformasyonu daha geç bafllamıfltır. Bu gün, tahıllar için genetik transformasyon alanındaki geliflmelere paralel olarak, artık transgenik mısır, pirinç, buğday ve arpa üretim çalıflmaları baflarılı bir flekilde yürütülmektedir. Buğday Buğday dünyada ekim yapılan alanların (>200 milyon hektar) yaklaflık olarak %17’sinde yetifltirilmekte ve insan beslenmesinde protein ve karbonhidrat kaynağının önemli bir kısmını oluflturmaktadır. Buğday; mayalı ekmek yapımına olanak sağlayan glutene sahip olup bazı kahvaltılık tahıl ürünleri, pasta, kek ve bisküvi gibi diğer ürünlerin de hammaddesidir. Bunlara ilaveten buğdaydan elde edilmifl ingredientler bazı spesifik fonksiyonel özellikler vermesi için gıda proseslerinde geniflçe kullanılmaktadır. Ayrıca yan ürünlerinden hayvan yemi olarak yararlanmak da mümkündür. Dünya nüfusunun 2025 yılında yaklaflık 8 milyara ulaflacağı ve artan dünya nüfusunun beslenme ihtiyacının karflılanması için gıda üretiminin yıllık % 1.2 kadar artmasının zorunlu olduğu tahmin edilmektedir. Bu nedenle, buğdayın genetik geliflimi, ürün verimindeki artıfl, uygun olmayan çevresel faktörlerden dolayı oluflan tane kayıplarının minimize edilmesi ve çeflitli zararlı ve patojenlere karflı direncin artırılması gibi faktörler göz önünde bulundurulduğu zaman büyük önem kazanmaktadır. Gen transferinde en baflarılı olunan bitkiler domates, patates, mısır, soya fasulyesi, pamuk, tütün ve kolza’dır. Tahıllarda baflarının gecikmesinde bitkinin biyolojisi yanında tohum değifltirmeme ihtimalinin yüksek ve dolayısıyla kâr oranının az olması da etkili olmaktadır. Özellikle buğdayda çalıflmalar hibrit buğday elde etmeye yönlendirilmifltir. Tahıllar genellikle partikül bombardımanı gibi direkt transformasyon tekniği ile modifiye edilmelerine rağmen, mısır ve pirinç gibi tahılların transformasyonunda Agrobacterium tumefaciens daha etkin bir flekilde kullanılabilmektedir. Tahılların genetik transformasyonu, aktarılan dokuların, seçilen ortamda hızla çoğalmasına ve sonradan aktarılan hücrelerden, bitkilerin yeniden çoğalma yeteneklerine bağlıdır. Tahıllarda olgunlaflmamıfl embriyonun, embriyojenik dokular oluflturabilme yeteneği, özellikle buğdayın genetik transformasyonunda önemli avantajlar sağlamaktadır. Buğdayda ilk transformasyon denemesi Triticum monococcum buğdayına, protoplazmadan oluflan hücre süspansiyonu içine nptII geni transfer edilerek uygulanmıfltır. Daha sonraki denemelerde, buğdayda hedef doku olarak embriyo seçilmifl ve uidA genini taflıyan tungsten parçacıklarıyla buğday embriyosu bombardımana tabi tutulmufltur. Triticum aestivum üzerinde 1991 yılına kadar fazla bir transformasyon denemesi bulunmazken, ilk olarak Vasil ve ark. tarafından mikroprojektil yöntemi ile kaplı süspansiyon hücrelerine nptII, unidA ve ESPS genleri transfer edilerek uygulanmıfltır. Yine, Vasil ve ark. partikül bombardımanı tekniğini kullanarak, ilk transgenik buğday bitkisini elde etmeyi baflarmıfllardır. Daha sonraki yıllarda ise diğer tahıllarda olduğu gibi buğdayda da Agrobacterium aracılığı ile yapılan genetik transformasyon tekniği kullanılmaya bafllanmıfltır. Bu metot arafltırmacılar tarafından gelifltirilerek, etkinliği artırılmıfl ve hedef doku olarak yeni izole edilen olgunlaflmamıfl embriyo, olgunlaflmamıfl embriyolu ön kültürler ve embriyonik dokular kullanılmıfltır. Arpa Arpa, tahılların önemli bir üyesi olmasına rağmen, diğer tahıllara uygulanan gen transfer teknolojisinin biraz gerisinde kalmıfltır. Ticari arpa çeflitleri düflük rejenerasyon özellikleri sergilediğinden, doku kültürüne karflı inatçıdırlar. Buna rağmen, yapılan çalıflmalarda kültür ortamında yapılan bazı modifikasyonların bitki rejenerasyon oranını artırdığı tespit edilmifltir. Elektroporasyon, mikroenjeksiyon, partikül bombardımanı ve Agrobacterium tumefaciens arpanın genetik modifiye edilmesinde kullanılan en baflarılı transformasyon teknikleridir. Pirinç Pirinç, dünya nüfusunun yaklaflık üçte birinin temel kalori kaynağını karflılayan önemli bir üründür. Diğer tahıllarda olduğu gibi, böcek ve çeflitli hastalıklar pirinç yetifltiriciliğinde de bir takım problemlere sebep olmaktadır. Bu nedenle, pirinç yetifltiriciliğinde verimi artırmak amacıyla konvensiyonel tarım ve son zamanlarda genetik mühendisliği uygulamaları yaygınlaflmaya bafllamıfltır. İlk fertil transgenik pirinç 1980’lerin sonlarına doğru elde edildikten sonra, pirinç üzerinde yapılan transformasyon çalıflmaları daha da geliflmeye bafllamıfltır. Pirinç transformasyonunda ilk yıllarda elektroporasyon, polietilen glikol muamalesi (PEG), mikroprojektil bombardımanı kullanılırken, son yıllarda Agrobacterium aracılığı ile yapılan transformasyon daha fazla önem kazanmıfltır. fiimdiye kadar yaklaflık 50 pirinç kültürü, herbisit, böcek, virüs ve küflere karflı direnç ve istenen verim artıflının sağlanması için modifiye edilmifltir. Daha sonra yapılan çalıflmalarda, pirinç bitkisine nergis ve bakteri genleri aktarılarak, A vitamininin yapı taflı olan β-karoten üretecek forma dönüfltürülebilmifltir. Mısır Mısır global bir pazara sahip önemli bir üründür. Dünyada üretilen niflastanın % 80’i mısırdan elde edilmektedir. Önemli bir mısır yetifltiricisi olan ABD’de üretilen mısırların % 40’ı genetik olarak modifiye edilmifltir. Bu gün hem ABD’de hem de diğer ülkelerde bu oranın daha da arttığı tahmin edilmektedir. Transgenik mısırın geliflmesi ve bu ürünlerin global pazara girmesi, mısır üretimi, transportu ve pazarlama prosedürleri üzerine de önemli derecede etkili olmufltur. 2004 yılında global olarak 700 milyon ton transgenik mısır üretildiği tahmin edilmektedir. Mısır genomuna gen aktarılmasında en yaygın kullanılan yöntemler; mikroprojektil bombardımanı, whisker ve Agrobacterium tumefaciens aracılığı ile yapılan transformasyon teknikleridir. Bu metotların hepsi, seçilebilir bir marker geni de içeren yabancı bir DNA’nın mısır doku hücrelerinin nükleusuna dahil edilmesini kapsamaktadır. Genelde herbisit dirençli olan seçilebilir genlerin yanı sıra, yabancı DNA aynı zamanda istenen özellikleri sağlayacak olan diğer genleri de içerebilir. Bt Mısır Mısır transformasyonu tane özelliklerini gelifltirme amacıyla özellikle de patojenlere ve böceklere karflı direnci arttırmak için kullanılmaktadır. Böceklere karflı dirençli gen aktarımlı bitkiler, genelde Bacillus thuringiensis’e ait bir gen taflımaktadırlar. Bu gen böcek öldüren protein üretilmesini sağladığı gibi biyolojik kontrol ajanı olarak ta yaygın bir flekilde kullanılmaktadır. Bu gen mısır bitkisine aktarılırken bir de “iflaret geni” bitkinin hücrelerine sokulmaktadır. ‹flaret geninin sokulma amacı asıl aktarılmak istenen genin hücreye girip girmediğini kontrol etmektir. Bu iflaret geni genellikle, hücrelerde antibiyotiklere karflı direnç sağlayan bir gen olmakta ve daha sonra hücreye antibiyotik verilerek gen aktarımının hangi hücrelerde baflarılı olduğu belirlenmektedir. Daha sonra gen aktarımlı hücreler laboratuvar ortamında gelifltirilerek gen aktarımlı bitkiler elde edilmektedir. Mısır üreticileri için önemli verim kayıplarına neden olan Avrupa mısır kurdu, Bt protein ihtiva eden bitki hücrelerini tükettiğinde, sonuçta öldürücü olan biyolojik bir böcek zehrini tüketmifl olacağı için mısır tarlalarındaki faaliyeti son bulmaktadır. Bir pul kanatlılar familyası böceklerinden olan Avrupa mısır kurdunun larvaları tarafından saldırılara direnç kazandırılan mısır Kanada’da izin verilen ilk transgenik tahıllar arasındadır. Bt mısırın gelifltirilmesiyle tane zararlarında ve kimyasal insektisitlerin kullanımında önemli derecede bir azalma sağlanmıfltır. Bt mısır yetifltirilerek, kimyasal insektisitler kullanımıyla tehlike altında bulunan 405 bin hektarlık alanın korumaya alındığı Çin’ de toksik kimyasal insektisitlerin kullanımındaki azalıflın (% 60-80), insan sağlığı üzerinde de olumlu yönde etkili olduğu bildirilmektedir. Avrupa mısır kurdu popülasyonundaki farklılığa bağlı olarak Bt mısırın uygulamadaki yararları bölgeden bölgeye ve yıldan yıla değiflmektedir. Bt mısırın kullanımı genetik modifiye tanelerle ilgili tartıflmaların odak noktasını oluflturmaktadır. Böceklere karflı direncin gelifltirilmesiyle ilgili olarak iki farklı flüphenin doğmasına neden oluflmufltur. Bunlarda ilki transgenik tanelere giren diğer yararlı organizmalar üzerinde insektisidal proteinlerin etkisi, ikincisi ise Avrupa mısır kurdunun insektisit proteinlere karflı direnç gelifltirebilmesidir |
|
Sadece Kayıtlı kullanıcılar yazı yazabilir.
|
