BİTKİLERDE GEN AKTARIMININ NEDENLERİ
İnsanlar eskiden beri bitkilerin genetik özelliklerini ıslah yöntemiyle değiştirmeye çalışmışlardır. Bu yöntemle de oldukça başarılı sonuçlar almışlardır. Ancak bu yöntem birbirine yakın türdeki bitkiler arasında gerçekleştirilebilmektedir. Yani farklı türler arasındaki gen aktarımı, gen teknolojisi bulunana kadar mümkün değildi. Gen teknolojisi sayesinde bu sorun ortadan kalktı. Bilim insanları bitkilerdeki çeşitli genlerde değişiklik yapabilme imkânı buldu ve bunu gerçekleştirebilmek için pek çok bilim dalından yararlandı.
İnsektisit ve Herbisitlere Karşı Dayanıklılık Kazandırılması
Streptomyces, bazı türlerinden antibiyotik üretiminde yararlanılan küfe benzer bakteri cinsi.
Böcekler bitkilere çok yönlü zarar vermektedir. Hem fiziki olarak bitkinin yapısını bozmakta hem de bitkiye çeşitli hastalıklar bulaştırmaktadır. Bu tip zararlardan korumak için, böceklere dayanıklılık elde etmesine yardımcı olacak toksinler ve değişik mekanizmalar bitki genlerine aktarılmaktadır. Bt geni belli böcekler için öldürücü etkisi olan ancak diğer canlılara zarar vermeyen bir madde oluşturmaktadır. Bu şekilde zararlı böceklere karşı dayanıklı bitki elde edilmektedir.
Başka insektisit dayanıklılık geni olarak Streptomyces türlerinden bir Kolesterol-Oksidaz geni ve bezelyeden bir lektin geni izole edilebilmiştir. Lektinler böcek bağırsağında besin bileşiklerini bağlamakta ve normal sindirimi bozmaktadır. Böylece bu tip bir proteini içeren bitkiler böcek zararından korunmaktadırlar (Demir, Seyis ve Kurt 2005, s.252).
Yabancı otlar nedeniyle tarımda, dünya genelinde büyük kayıplar olmaktadır. Bu nedenle büyük alanlarda yapılan tarımda yabancı otlara etki eden herbisitler kullanılmaktadır. Bu herbisitler yabancı otların belli özelliklerine göre etki etmektedir. Ancak bunun bazı zararlı yönleri de vardır. Bazı herbisitler toprakta uzun süre kalıp suya karışabilir, bunun sonucunda daha tehlikeli ve dayanıklı yabancı otlar ortaya çıkabilmektedir. Bazı herbisitler ise, suda kolayca çözünebilmektedir. Bunlar hem yabani otlara hem de kültür bitkilerine aynı oranda zarar vermektedir.
Dayanıklılık genleri ya mikroorganizmalar ya da doğal olarak dayanıklı bitkilerden izole edilmektedir.
Herbisitlere dayanıklı transgenik bitkiler, herbisitlerdeki etkin maddeyi inaktif hale getiren ve herbisitin hücum ettiği alanı herbisit zarar meydana getirmeyecek şekilde değiştiren proteinleri kodlayan dayanıklılık genlerine sahiptirler. Bu dayanıklılık genleri ya mikroorganizmalar ya da doğal olarak dayanıklı bitkilerden izole edilmektedir (Demir, Seyis ve Kurt, 2005, s.253).
Çevresel Koşullara Tolerans
Zorlu çevre koşullarında yaşama savaşı veren bitkiler kendi türlerini korumak için çeşitli yöntemler geliştirmişlerdir. Sıcaklık, soğuk, su eksikliği, yüksek tuzluluk veya ağır metallere karşı yüksek toleransın bitkilere aktarılması ile bunların değişik koşullardaki yerlerde yetişmesine olanak sağlamıştır. Bu teknoloji kullanılarak bitkileri zorlu koşullara dayanıklı hale getirmek mümkün olacaktır.
Bitkilerin sıcaklık, tuzluluk veya soğuk stresi altında su düzeyinin dengede tutulmasında osmolitik maddeler büyük öneme sahiptir.
Bitkilerin sıcaklık, tuzluluk veya soğuk stresi altında su düzeyinin dengede tutulmasında osmolitik maddeler büyük öneme sahiptir. Osmolitik maddeler çoğunlukla şeker ve amino asit döngüsünden oluşan düşük moleküler bileşiklerdir (Demir, Seyis ve Kurt, 2005, s.254). Bu özellikleri içeren genin bitkiye aktarılmasıyla bitkide susuzluğa karşı dayanıklılık oluşmaktadır.
Başta Rhizobium olmak üzere baklagillerle ortak yaşam sonunda havanın serbest azotunu bitkiye kazandırma işlemi. Azotobacter cinsi bakteriler serbest olarak da azot fiksasyonu yapabilmekte-dir.
Soğuğa karşı dayanıklılığı artırmak için hücre zarının yağ ile doyurulmasına katkıda bulunan genler eklenirken, tuza karşı dayanıklılık için çeşitli stratejiler geliştirilmiştir. Örneğin; çeltikte tuza dayanıklılık sağlayan enzimin artırılmasıyla bu özellik oluşturulmuştur. Bitkilere, ağır metallere kaşı dayanıklılığı artıran genlerin aktarılmasıyla sadece verimli bitki oluşması sağlanmaz. Aynı zamanda kirlenmiş toprakların iyileştirilmesi de sağlanmış olur.
Azot Fiksasyonu ve Ürün Miktarının Geliştirilmesi
Fotosentezin, solunumun ve azot fiksasyonunun bitkilerin verimli olmasında önemli etkisi vardır. “Azot Fiksasyonu” bakterilerden bitkilere Nitrogenazı kodlayan bir protinin geninin aktarılmasıyla oluşmaktadır ve bu şekilde bitkiler azottan daha fazla oranda yararlanmaktadır.
Chlorella sorokiniana alg’ınden izole edilen ve bitkilere aktarılan bir gen azotu değerlendirme oranını artırmaktadır (Demir, Seyis ve Kurt, 2005, s.254).
Polygalaktu-ronaz oluşumunu kontrol eden bir geninin domatese aktarılması ile ABD’de ilk kez gen teknolojisi kullanılarak değiştirilen bir gıda ürünü Flavr Savr R domatesi tescil edilmiştir.
Geç Olgunlaşma
Transgenik uygulamaların başlamasının nedenlerinden en önemlisi olgunlaşmadır. Tat değiştirilmesi, depolama süresi veya dayanıklılık olgunlaşmayla ilişkilidir. Olgunlaşma süresi etilen miktarıyla orantılıdır. Etilen miktarı ne kadar düşürülürse, olgunlaşma da o kadar geç olur. Bilim insanları bunu ilk kez dometes kökenli bir gen ile yapmışlardır.
Olgunlaşma süresi ile ilgili diğer bir yol Polygalaktorunaz enziminin engellenmesidir. Bu enzim Pektinin ana unsuru olan Polygalakturonik asidi parçalamakta ve bu sayede meyvelerin yumuşaması gecikmektedir (Demir, Seyis ve Kurt, 2005, s.255).
Besinsel özelliklerin geliştirilmesi
Malnütris-yon,sağlık-sız beslenme ya da besinlerin sindirim ve dağılımında bozukluk sonucu ortaya çıkan yetersiz beslenme durumu.
Malnütris-yon,sağlık-sız beslenme ya da besinlerin sindirim ve dağılımında bozukluk sonucu ortaya çıkan yetersiz beslenme durumu.
Bitkilerdeki şeker-nişasta ilişkisinden sadece nişasta üzerinde durulmaktadır. Çünkü nişasta kimya ve gıda sanayinde kolayca kullanılmaktadır.
Bakteriyel bir genin aktarılması ile patateste Cyclodextrin üretilebilmektedir. Cyclodextrin gıda ve eczacılık sanayinde uçucu maddelerin veya aromatik bileşiklerin stabilize edilmesinde veya istenilmeyen maddelerin (acılık, kolesterin) uzaklaştırılmasında kullanılmaktadır (Demir, Seyis ve Kurt, 2005, s.255).
Bir Japon pirinç çeşidinin içine İngilizcede genel olarak daffodil denilen bir nergis türünden iki gen ve bir bakteriden (yani bir mikrop) bir gen koyarak altın pirinci elde ediyorlar.
Özellikle üçüncü sınıf ülkeler yani gelişmekte olan ülkeler beslenme açısından yeterli vitamin ve mineral gibi maddeleri alamamaktadır. Örneğin; çeltik çok az A vitamini içermektedir. Ancak pek çok ülke beslenme gereksinimini çeltikle sağlamaktadır. Ayrıca tahıllardaki bazı maddeler demirin kullanımını da etkilemektedir. Bu nedenle bilim insanları ß-karoten ve demir içeriği zengin çeltik elde etmeye çalışmışlardır ve sonuçta Golden Rice adında bir çeltik elde etmişlerdir. Çünkü dünyada A vitamini eksikliğinden kaynaklanan görme bozukluğundan dolayı her yıl milyonlarca çocuk kör olmakta ya da hayatını kaybetmektedir. Bu nedenle temel besin öğesi çeltik olan ülkelerde A vitamini eksikliğinden kaynaklanan hastalıkları ortadan kaldırmanın bu biyoteknolojik yöntemlerle olacağı düşünülmektedir.
Erkek Kısırlığı
Büyük ve geniş alanlarada hibrit tohum üretmek için gerekli olan koşul, bu tuhumun elde edileceği bitkinin kendi dendini tozlamasını önleyecek bir sisteme sahip olmasıdır.
Erkek kısırlık geninin, özel bir gene bağlanması ve bu genin bir hibrit döle aktarılması ile % 100 steril döl elde edilebilir. Her iki hattan birinin % 100 erkek kısır, diğerinin % 100 döllenebilmesi yanında F1 hibrit bitkilerin fertilitesi saf hatları muhafaza etmek için restore edilebilmelidir (Demir, Seyis ve Kurt, 2005, s.254). Bu en iyi Barnase-Barstar sistemi ile gerçekleştirilir. Kolza, domates ve mısır gibi bitkilerin üretiminde kullanılan bir sistemdir.
Sekonder Metabolit Üretimi
Bitkiler karbonhidrat, yağ, protein gibi ana içerik maddelerinin yanında ikincil içerik maddelerine de sahiptirler ve bu maddelere sekonder metabolit maddeler denir. Bu tür bazı sekender metabolit maddeler bitkisel ilaçların içeriğinde kullanılırlar.
Gen teknolojisi sayesinde ilaçların etken maddelerinin teşhis ve tedavi amacıyla kullanımı mümkün olabilmiştir (Demir, Seyis ve Kurt, 2005, s.257). Bitkilerdenaşı ve serum yapılabilmiştir. Bu tip aşılar hem psaif hem de aktif bağışıklığı sağlamaya uygun olup organ naklinden sonraki tedavi için kullanılabilmektedir. Bu tür ürünler tıpta, kimyada, tarımda ve birçok alanda kullanılmaktadır.
Burcu AKGÖNÜL, Canan EREM, Duygu ÇINAR, Gülendam HALİMOĞLU
Dokuz Eylül Üniversitesi, Buca Eğitim Fakültesi, Fen Bilgisi Öğretmenliği
Genetik
-
İnsanlarda Kaç Kromozom Vardır?
-
Sık görülen mikrodelesyon sendromları nelerdir?
-
Bilim insanları kromozomları nasıl inceler?
-
Arkea'da Kromozomlar ve DNA Replikasyonu
-
DNA Onarım Mekanizmaları Nelerdir?
-
DNA hasarına neden olan etkenler nelerdir?
-
XYY Süper Erkek Sendromu - JACOB’S, Sendromu
-
Bitki doku kültürü çalışmaları ile haploid bitkiler elde edilebilir
-
Gram pozitif bakterilerden genomik DNA izolasyon protokolü
-
E. coli bakterisinden genomik DNA izolasyon protokolü
-
DNA’nın Keşfi
-
İnsan Genom Projesi Nedir ? Amaçları Nelerdir ?
-
Genomik mikrodizilimlerle ikilenme teşhisi yöntemi
-
Gen duplikasyonu ve amplifikasyonu nedir?
-
DNA ile RNA Arasndaki Farklar ve Benzerlikler Nelerdir