GEN TEKNOLOJİSİNİN TARIMDA UYGULANMASI

 

GEN TEKNOLOJİSİNİN TARIMDA UYGULANMASI 

A –       Bitkilerin Bazı Böceklere Karşı Dayanıklılığının Artırılması

Çiftçilerin en önemli sorunlarının başında üretimi olumsuz yönde etkileyen zararlı böcekler gelmektedir. Bu zararlılarla insektisit adı verilen kimyasal maddelerle mücadele edilmektedir. İnsektisitlerin düzensiz ve aşırı kullanımı, ürünlerde kalıntı kalmasına neden olduğu gibi, ilaçlama sırasında toprağa karışan bu kimyasal maddeler, zamanla toprakta birikmekte, hatta kolayca yıkanarak yeraltı sularına da karışabilmektedir. Böylece tüm ekosistemde dengesizliğe, besin zincirinin kırılmasına yol açmaktadır. İnsektisitler, başlıca tarım alanında olmak üzere, değişik pek çok alanda kullanıldığı için insanlar bu toksik maddelerle çok sık karşı karşıya kalmaktadır. En önemlisi ise böceklerin, kullanılan insektisite karşı zaman içinde direnç kazanmasıdır.

1902 yılında Japonya’da gram pozitif bir bakteri olan Bacillus thuringiensis’in bir endotoksin salgıladığı bulunmuştur. Bu toksin 48 saat içinde kelebek larvalarında ölümlere neden olmaktadır. Bu endotoksinin geni (Bt) bakteriden çıkarılarak kültür bitkilerine transfer edilmiş, kültür bitkilerinin çeşitli böceklere karşı dirençlerinin artırılması sağlanmıştır. Bu yolla dirençli domates, tütün ve pamuk gibi transgenik bitkiler elde edilmiştir. Zararlı böcekler bitki dokuları ile beslendikleri için, bitkiye bu yönde zarar verirken aynı zamanda virüs, bakteri, mantar ve nematod saldırılarına açık ortamlar da yaratmaktadırlar. Bt gen transferi ile kültür bitkileri, kendilerine zarar veren bu böceklere karşı dirençli hale getirilmiştir. Streptomyceses hygroscopicus bakterisinden izole edilen “bar” geni ise aktarıldığı bitkiye bazı herbisitlere karşı dayanıklılık sağlamaktadır.

Böceklere karşı direnç kazanmada sık kullanılan enzimlerden birisi de proteazlardır. Bu tür sindirim enzimlerinin genleri kültür bitkilerine aktarılarak böceklerin sindirim sistemleri hasara uğratılmakta ve kültür bitkilerine zarar vermeleri önlenmektedir.

 

1-          Bitkilerin Herbisitlere Karşı Dayanıklılığının Artırılması

Çiftçilerin böceklerden sonra mücadele etmek zorunda oldukları diğer bir sorun ise yabancı otlardır. Burada yabancı ot kavramına açıklık getirmek istiyorum. Yabancı kelimesi aslında oraya ait olmayan anlamındadır. Aslında kültür bitkilerinin arasında yetişen ve istenmeyen bu otlar yabancı değil o toprağın gerçek bitkileridir. Çiftçilerin toprağa ektikleri ve yetişmesini istedikleri ürün, o toprağın yabancısıdır. Yani bizler gerçekte o toprağın doğal bitkileri ile mücadele etmek zorundayız. Bunun için de herbisit adı verilen kimyasal maddeleri kullanırız. Ancak, çoğu zaman, bu kimyasal maddeler, akrabalık ilişkilerinden dolayı ürünü de yok etmekte ve milyarlarca liralık kayba neden olmaktadır. Ancak herbisitler hedef organizmaları ortadan kaldırdığı gibi toprak, su ve havaya karışarak hedef olmayan canlılara da dolaylı yollardan zarar vermektedir.

Kültür bitkilerine herbisitlerin etkilerini giderecek, onların etkin maddelerini inaktif hale getirecek bazı enzim ya da proteinlerin sentezinden sorumlu genler aktarıldığı zaman, kültür bitkileri, herbisitlere karşı 4-5 kat daha dirençli hale gelmektedir. Örneğin Streptomyceses S. hyroscopicus’tan elde edilen “bar” genleri değişik kültür bitkilerine aktarılmış ve bu bitkilerin herbisitlere karşı daha dayanıklı olmaları sağlanmıştır.

 

2-          Bitkilerin Kimyasal İçeriğinin Değiştirilmesi

Gen transferi çalışmaları bitkilerde verimi arttırıcı yönde de devam etmektedir. Her gıdanın kendine özel bir kimyasal içeriği vardır. Bu içeriklerden az bulunanın miktarını arttırmak ya da hiç bulunmayan bir kimyasal maddeyi o bitkide üretebilmek için gen teknolojisinden yararlanılmaktadır. Gıda ve kimya sanayi açısından önemli olan şeker ve nişasta içeriğinin düzenlenmesi, proteinlerin aminoasit içeriğinin değiştirilmesi, bitkilerde üzerinde en çok çalışma yapılan konulardır. Özellikle çiftlik hayvanlarının besinlerini oluşturan tahıllardaki proteinlerin, esansiyel aminoasitlerce (öncelikle lizin, sistein ve metionin) zengin olması sağlanmaktadır. Böylece tavuklarda üremeyi olumsuz etkileyen lizin aminoasidi eksikliği bu yöntemle giderilmeye çalışılmıştır. Avustralyalı araştırıcılar, bir yem bitkisi olan yoncanın protein değerini artırabilmek için, yoncaya aminoasit sentezine yardımcı olan bir gen transferi gerçekleştirmişlerdir. Böylece yoncanın protein değerini yükselterek, koyunların yüksek proteinle beslenmelerini sağlamışlardır. Sanayide salça ve ketçap üretiminde kullanılan domateslerin daha çok karbohidrat depolamaları sağlanmıştır.

Son yıllarda bitkilerin, vitamin, mineral ve iz element içeriklerinin zenginleştirilmesi konusunda da araştırmalar artırılmıştır. Bu konuda yapılan çalışmalara örnek olarak, A vitamini (beta karoten) ve demir içeriği zenginleştirilmiş “golden rice (altın pirinç)” isimli çeltik bitkisini verebiliriz. Hemen hemen her kültürdeki insanın besin olarak kullandığı pirinç, A vitamini bakımından zengin değildir. Tohumdaki hücrelerin beta karoten sentezleyebilmesi için pirinç bitkisinin genomuna, 3 farklı gen aktarılmış ve beta karoten sentezi gerçekleştirilmiştir. Elde edilen transgenik pirincin taneleri parlak sarı-yeşil renkte olduğu için de bu ürüne “altın pirinç” adı verilmiştir (Çelik ve Turgut 2007). Bazı bitkilerde insanlarda alerjik tepkimelere neden olan maddeler vardır. Gen teknolojileri kullanılarak bu maddelerin miktarları o bitkilerde kontrol altına alınabilmektedir.

 

3-          Bitkilerin Hastalıklara Karşı Dayanıklılığının Artırılması

Bazı bakterilerdeki antibiyotik genleri, kültür bitkilerine aktarılmaktadır. Önemli düzeyde virüs, bakteri ve mantar özellikle meyvelerde ve sebzelerde hastalıklara sebep olmaktadır. Bu tür saldırılara maruz kalan transgenik bitkiler, hastalıklara karşı daha dirençli olmaktadır.

 

4-          Bitkilerin Strese Karşı Dayanıklılığının Artırılması

Gen teknolojisi kullanılarak olumsuz koşullara karşı daha toleranslı kültür bitkileri yetiştirilmektedir. Bitkiler çevresel etmenlerden doğrudan etkilenirler. Olgunlaşabilmeleri için uygun çevre koşulları isterler. Ortamın sıcaklığı, su kapasitesi, toprağın mineral ve tuz içeriği, ağır metallerin derişimi, bitki gelişiminde çok önemlidir. Bu çevresel etmenlerin değişmesi bitkilerde strese neden olur ve gelişim bozulur. İşte transgenik bitkiler ile çevre koşullarına karşı daha toleranslı bitkiler geliştirilmektedir. Bu bitkiler kirli diyebileceğimiz mineral ve su dengesi bozulmuş topraklarda bile yetişebilmektedir. Örneğin Nicotiana tabacum, atmosferdeki ozon miktarından rahatsızlık duymaktadır. Nicotiana tabacum bitkisine Mangan içeren Süper Oksit Dizmutaz (MnSOD) geni aktarılarak bu stres durumu 3-4 kat azaltılmıştır.

 

5-          Fertil Döl Elde Edilmesi

Bitkilerin kendi kendilerine tozlaşmasını engelleyebilmek için erkek kısır polenler üretilmektedir. Bu sayede daha kolay hibrit tohum elde edilmektedir.

 

6-          Bitkilerde Olgunlaşma Zamanının Değiştirilmesi

Etilen, bitki olgunlaşması ve yumuşamasında önemli bir moleküldür. Kısa süre içinde piyasaya sürülecek olan ürünlerde etilen üretimi fazla olması istenirken depolanacak ürünlerde etilen miktarı az olması istenmektedir. Bu amaçlar doğrultusunda bitki genlerine müdahale edilerek istenilen özelliklerde bitkiler üretilmektedir. Özellikle hücre duvarını bozan bir enzim olan poligalakturonaz enzimi baskılanarak pektin yıkımı ertelenmek suretiyle meyve ve sebzelerdeki olgunlaşma geciktirilmektedir. Günümüzde ahududu, şeftali, ananas, çilek gibi meyvelerin olgunlaşma süreleri geciktirilerek raf ömürleri uzatılmaktadır.

 

7-          Endüstriyel Ham Madde Üretilmesi

Pek çok bitkinin protein, yağ, karbohidrat ve mineral içeriğinden sanayide faydalanılmaktadır. Özellikle ilaç, kozmetik ve yapıştırıcı sanayisinde kullanılan bitkiler üzerinde gen transfer çalışmaları yoğunlaşmaktadır.

 

8-          Sekonder Metabolit Üretilmesi

Bitkiler, makromoleküllerin yanında çok önemli sekonder metabolitlere sahiptirler. Sekonder metabolitler ancak bitkilerden elde edilmektedir. Bu ürünlerin miktarlarının artırılabilmesi için yine gen teknolojileri kullanılmaktadır. Bu yolla, tıpta teşhis ve tedavide kullanılan pek çok madde üretimi, hatta aşı üretimi gerçekleştirilmektedir. Bitkisel kaynaklı aşılar, hayvansal kaynaklı aşılardan çok daha üstün özelliklere sahiptirler (AIDS ve Hepatit virüsü gibi patojenlerle bulaşma tehlikesi daha azdır). Bu tip aşılar organ nakillerinden sonra da başarılı bir şekilde kullanılmaktadır.

 

9-          Ornamental Bitki (Süs Bitkisi) Üretilmesi

Gen transfer teknolojileri ile çok çeşitli renk ve şekillerde çiçekler elde edilmesi mümkün olmuştur. Örneğin beyaz karanfillere, petunyalardan elde edilen gen aktarılarak mavi karanfiller elde edilmiştir.

 

10-      Kirlenmiş Toprakların Temizlenmesi

Özellikle ağır metaller ve toksinlerle zenginleşmiş topraklardan zararlı maddelerin uzaklaştırılmasında bazı bitkilerden faydalanılmaktadır. Örneğin leguminoceae familyası üyeleri topraktan selenyumu toplarken Nicotiana tabacum topraktan kadmiyumu; Thlapsi caerulescens, Alyssum murale ve Salvc viminalis çinkoyu toplamaktadır. Bakteriyel bir enzim olan pentathritol-tetranitratreduktaz enziminin geni tütün bitkisine aktarıldığı zaman, tütün bitkisi topraklardan TNT’yi temizleyebilme yeteneğine sahip olmaktadır. Diğer dikkat çekici bir örnek ise, renk değişimi sayesinde mayın temizliğinde kullanılan bitkilerin elde edilmesidir.

Tabii ki GDO’lu ürünlerin üretilmesinin en önemli nedenlerinden birisi de paradır. Bugün biyoteknoloji adı altında tıp, kozmetik ve tarım gibi farklı alanlarda ekonomiye milyarlarca liralık katkısı ile önemli bir endüstri doğmuştur. Genetiği değiştirilmiş yaklaşık 80 ürün bugün uluslararası ticarette alınıp satılmaktadır. 2005 yılında bu satışlar 8 milyar dolara ulaşmıştır, 2010 yılında ise 25 milyar dolara ulaşacağı tahmin edilmektedir.

 

 

 

 

Kaynak:

Polat, F. (Ed), 2011. Biyolojide Özel Konular. Pegem Akademi, 381s, Ankara.

 

 

Bu yazının kalıcı bağlantısı https://www.biyolojidersim.com/gen-teknolojisinin-tarimda-uygulanmasi/

Görüş ve eleştirilerinize en kısa zamanda cevap verilecektir.

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.

Copy Protected by Chetan's WP-Copyprotect.