Yeni Bitki Islah Tekniklerinin Erken Sonuçları

Günümüze kadar değişen çevre koşullarına uyumlu yeni çeşitlerin–genotiplerin ıslahı için birçok yöntem uygulanageldi. Seleksiyon, melezleme ve mutasyon gibi yöntemleri klasik ıslah teknikleri olarak tanımlayabiliriz. Son zamanlarda doku kültürü, gen aktarımı ve gen-genom düzenlemeleri gibi diğer moleküler biyolojik gelişmeler devreye girdi. Fakat son beş yıl içinde karşımıza, aslında eski bir yöntem olan mutasyonun farklı bir şekli çıktı. Bilindiği gibi doğal mutasyonla gelişmiş yeni bitki çeşitlerinin yanı sıra, bitki ıslahçıları tarafından X, gama ve benzeri radyoaktif ışınlara tabi tutularak geliştirilmiş 225 türde 3282 çeşide rastlıyoruz. Mutasyon canlı genlerinde, kendiliğinden oluşan veya amaçlı oluşturulan bir değişimdir. Bu işlem, laboratuvarlarda, moleküler bazda, genom içi düzenlemelerle gerçekleştirilmeye başlamıştır. Bu yöntemde genotipler, kısa sürede tescil edilip, üreticilere ulaşabilmektedir. Gen düzenlemeleri CRISPR-Cas9, ZFN, Talen gibi bir seri yeni gen mühendisliği yöntemlerini kapsamaktadır. Bu yöntemlerde, GDO’lardaki gibi dışarıdan herhangi bir gen transferi söz konusu değildir. Tersine, hedeflenen gendeki nucleotidlerin, geçici DNA kesici enzimleri ile susturulması, etkisinin artırılıp azaltılması, ikame edilmesi (yer değiştirmesi veya yerine konması) yani mikro-mutasyona tabi tutulması ile yeni genotiplerin yaratılmaktadır.

İşte bu gen düzenleme yöntemlerinin meyvelerine örnek olarak, tümü 1019 yılında gerçekleştirilen tatlı su çuprası[1], yağ kalitesi iyileştirilmiş soya[2] ve nohut[3] (dört yıl gibi kısa zamanda tescil edildi) gösterilebilir.

Konunun önemi nedeniyle, dünyada kim ne yapıyor sorusuna yanıt hazırlamak üzere başlatılan bir literatür araştırmasında[4] 6000’e yakın yayın taranmış ve yeni ıslah teknikleri konusunda, çarpıcı sonuçlar açıklanmıştır.

Bu araştırmaya göre Çin ve ABD yüzlerce araştırmaları ile bu konuda çok önde görünüyor. Gen düzenlemeleri yasal olarak GDO ile aynı mevzuata tabi tutulmasına rağmen, AB ülkelerinde de onlarca araştırma yürütüldüğü çizelgeden izlenebilir. Bu listede 18 araştırma ile Arabistan’ın bulunması da çarpıcı. Bitki biyoteknolojisinde pek öne çıkmayan bu ve benzeri ülkelerin gen düzenlenme konularında harekete geçtiğine şahit oluyoruz. Nitekim ülkemizin de, bir araştırma ile söz konusu listede yer aldığını belirtelim.  

ÇinABDAlmanJaponFranİsrailİngiltArabisHollan
59948788252524211815

Gen düzenleme uygulamalarındaki hızlı yayılma, doğal olarak ekonomileri yüksek, geniş alanlarda ekilen tarla bitkilerinde öncelikle öne çıkmaktadır.  Nitekim çeltik 29, mısır 10, patates 6, buğday 6, soya 4 ve kolza 4 araştırma ile ilk sıraları alırken, portakaldan incire, domatesten marula ve hatta süs bitkileri dahil birçok meyve ve sebzede, söz konusu araştırmalar süregelmektedir.

Yeni ıslah tekniklerini kullanan araştırıcıların, örneğin buğdaygillerde başak boyu, başak sayısı, dane iriliği gibi verimi artıracak agronomik karakterlere öncelikle ve yoğun olarak yönelecekleri muhakkak. Kolzada ise dane dökmeye dayanıklılık öne çıkabilir. Yandaki çizelgeden de anlaşılabileceği gibi birçok ıslah hedefi listelenebilir. Kalitenin artırılması ile ilgili olarak buğdayda glüten oranının düşürülmesi, soyada yağ kalitesinin iyileştirilmesi, çeltikte arsenik oranının düşürülmesi örnekleri verilebilir. Biyotik koşullara dayanıklılıkla ilgili olarak buğday, arpa ve mısırda mildiyö, külleme gibi hastalıklara dayanıklılıktan söz edebiliriz.  

Yine çeltikte tuza, mısırda ve buğdayda kurağa, soyada tuza ve kurağa dayanıklılık abiyotik koşullar için örneklerdir.

Dünya tarımsal ürün üretim ve ticaretinde söz sahibi olmak isteyen ülkelerin gen düzenleme yöntemleri ile pazara neler sürmek üzere olduklarına bir göz atalım: 

-Japonya’da tohumsuz domates;

-ABD’ de depolamada sorunu devreden çıkaran patates;

-Kanada’ da yabancı ot ilacına dayanıklı çeltik ve keten;

-İspanya’da düşük glutenli buğday;

-ABD’de yabancı ot ilacına dayanıklı kolza, kurağa ve tuza dayanıklı soya, yağ içeriği yüksek ketencik, çiçeklenmesi geciktirilen tilki darı, yüksek amilopektinli mısır, kararmayan mantar, düşük acrilamitli patates, yüksek lifli buğday, hazmı iyileştirilen yonca[5];

-Çinde küllemeye dayanıklı buğday;

-Japonya’da raf ömrü uzatılmış domates.

Türk bitki ıslahçılarının da bu yeni yöntemlerle, moleküler biyologları da devreye sokarak, yerli ve milli çeşitlerimizi geliştirmeye başlamalarını umarız.

Nazimi Açıkgöz


[1] https://nazimiacikgoz.wordpress.com/2019/01/19/dunyada-yeni-islah-tekniklerinin-gen-duzenleme-ilk-ticari-urunu-tatli-su-cuprasi/

[2] http://blog.milliyet.com.tr/yeni-islah-teknigi-ile-soya/Blog/?BlogNo=604506

[3] http://blog.milliyet.com.tr/cesit-gelistirme-4-yila-indi/Blog/?BlogNo=612792

[4] https://environmentalevidencejournal.biomedcentral.com/track/pdf/10.1186/s13750-019-0171-5

[5]http://www.calyxt.com/products/products-in-our-development-pipeline/

Rusya’nın Genetik ve Islaha Büyük Yatırımı

Rusya, beklenmeyen bir dönemde, yeni ıslah (gen düzenleme) teknolojilerine büyük bir meblağ ayırdığını duyurdu[1]. Rusya Bilimler Akademisinden alınan bilgilere göre 1,7 milyar US$’lık bu yatırımın hedefleri de belirlenmiş durumda: Gen düzenleme yöntemi ile 2020 yılında 10, 2027 yılına kadar da 20 bitki çeşidi ve hayvan genotipi ıslah edilecek. Önceliğin arpa, şeker pancarı, buğday ve patatese verildiği projede hedef hastalıklara dayanıklı yeni çeşitler geliştirmek.

Kültür bitki ve hayvanlarında üretimin sürdürülmesi için yeni yeni genotiplerin geliştirilmesi gerekmektedir. Değişen çevre koşullarına uyumlu çeşitlerin – genotiplerin ıslahı için mutasyon ve klasik ıslah teknikleri son yıllara kadar yeterli idi. 20. Yüzyıl sonlarında doku kültürü, gen aktarımı ve diğer moleküler biyolojik gelişmeler devreye girdi. Fakat son on yıl içinde karşımıza, aslında eski bir yöntem olan mutasyonun, farklı bir şekli çıktı. Doğal mutasyonla gelişmiş yeni bitki çeşitlerinin yanı sıra, bitki ıslahçıları tarafından gama ve benzeri ışınlarla geliştirilmiş binlerce çeşitlere rastlıyoruz. Mutasyon, canlı genlerinden birinde kendiliğinden veya amaçlı oluşturulan bir değişimdir. 2010 yılından beri ise moleküler bazda laboratuvarlarda genom içi düzenlemeler yapılmaktadır.  Elde edilen genotipler kısa sürede tescil edilerek üreticilere ulaştırılabilecektir. Yeni genotiplerin kısa zamanda geliştirilebildiği bu yeni ıslah teknikleri (YIT – genom düzenlemeleri – gen düzenleme), bir seri yeni gen mühendisliği yöntemlerini kapsamaktadır. Bunlardan “CRISPR-Cas9” biraz daha öne çıkmış durumunda. Bu yöntemlerde, GDO’lardaki gibi dışarıdan herhangi bir gen transferi söz konusu değildir. Tersine, hedeflenen genin, işlem aşamasında uygulanan geçici DNA kesici enzimler yardımı ile susturulması, etkisinin artırılıp azaltılması, mikro-mutasyona tabi tutulması ile yeni genotipler yaratılmış oluyor. Çok daha önemlisi, bu yöntemlerle çeşit geliştirme masraflarının, GDO tekniğindeki gibi bir seri risk analizi gerektirmediğinden, yüzlerce milyon dolarlara ulaşmaması! Yani bu yöntemlerle çeşit geliştirme, küçük ve orta büyüklükteki veya düşük bütçeli yeni müteşebbis bitki ıslah firmaları, üniversite ve kamu kuruluşlarınca gerçekleştirilebilmektedir[2]. 2018 yılında Arjantin’de bu yeni yöntemle geliştirilen ilk tatlı su çuprası[3] ticarileştirildi. 2019 yılı başında da ABD’de yine aynı yöntemle geliştirilen yeni soya çeşidinin yağı market raflarında yerini aldı. Söz konusu yağ kalitesi iyileştirilmiş bu çeşidin yağı, sıradan soya fasulyesinden birkaç kat daha az “doymuş yağ asitleri” ve daha sağlıklı oleik asit içermektedir[4].

Ne var ki gen düzenleme yöntemi AB’de, biyomühendislik olduğu için 2018 yılında GDO ile aynı kategoride kabul edilip, tarımı yasaklanmaktadır.

Rusya da, 2016 yılında araştırmalarına onay verdiği GDO’lu ürünlerin tarımına yasak getirmiş, fakat gen düzenlemeleriyle ilgili henüz hiçbir yasal düzenleme gerçekleştirmemiştir. İşte bu aşamada, söz konusu 1,7 milyar dolarlık proje mimarlarından moleküler genetikçi Konstantin Severinov bazı endişelerini dile getirmekte: “Her ne kadar Rusya tarımsal ürünce zenginse de bazı, bitkilerde sorun yaşamaktadır. Bu sorunların üstesinden yeni ıslah teknikleri ile gelinebileceğine, Rusya Bilimler Akademisi onay vermiştir”.

2017 verilerine göre GSMH’sının ancak %1,1 ini bilimsel araştırmalara ayıran Rusya, bu rakamla gerek Çin (%2,1), gerekse ABD’nin (%2,8) gerisinde kalmaktadır. Diğer taraftan konu ile ilgili bilim adamları projenin uygulama aşamasında birçok sorun yaşanacağı görüşündeler. Nitekim Severinov, başta sarf malzemesine ulaşım gibi bürokratik nedenlerle yaşam bilimleri araştırmalarının pek de sağlıklı yürüyemeyeceği endişesini taşımaktadır. Rus Bilimler Akademisi’nin önde gelen bilim adamlarından Kochetov ise daha birçok yasal düzenlemelere gereksinim olduğunu, özellikle laboratuvar koşullarında geliştirilecek genotiplerin-hatların-yarıyol materyalinin bitki ıslahçılarınca kullanımına kadar yapılacak daha çok iş olacağı görüşünde. Yani projenin verilen zaman içinde hedefe ulaşımından endişeliler.

Rusya’nın bu atılımı Türk tohumculuğu için çarpıcı bir örnek. Öncelikle gen düzenleme teknolojilerinin bitki ıslahı için kaçınılmaz olduğunu kabul edelim. Yöntem, özellikle yarıyol materyali gereksinimi içindeki tohumculuğumuza büyük katkı sağlayabilecektir. Koruma altındaki çeşitlerinin %58’inin yabancı[5] olduğu tarımımıza millilik ruhunu vermek için, bu tip gelişmelerden zamanında yararlanmak zorundayız. Fakat yöntem tamamen moleküler düzeyde laboratuvarlarda gerçekleştiği için, Rus Bilimler Akademisi örneği, TÜBA (Türkiye Bilimler Akademisi), TUBİTAK gibi bakanlıklar üstü bir kurumca ele alınması gerekmektedir. Bu konuda bakanlıklar ve üniversitelerle sıkı işbirliği de kaçınılmazdır. İşin acı tarafı Türk tohumculuğu için gerekli yarıyol materyali (gereksinim duyulan gen, ıslahçı hattı) temini konusunda maalesef bir başka seçenek de bulunmamaktadır. Çünkü ülkemizde yarı yol materyalini sağlayacak şirket sistemi gelişmemiştir ve kamu da, bu konuda batı ülkelerinde olduğu gibi[6] bir oluşuma pek hazır görünmemekte. İşte, bizlere düşen görev, tohumculuğumuzun geleceğini kurtarmak için farkındalık yaratmaktır.

Nazimi Açıkgöz


[1] https://www.nature.com/articles/d41586-019-01519-6?utm_source=Nature+Briefing&utm_campaign=9f8bbd0a81-briefing-dy-20190515&utm_medium=email&utm_term=0_c9dfd39373-9f8bbd0a81-43919645

[2] http://www.ulusaltarim.com/7353/Tarimda-Yeni-Islah-Teknikleri-

[3] https://nacikgoz.blogactiv.eu/2019/01/19/the-first-commercial-product-of-genome-editing-tilapia/

[4] http://blog.milliyet.com.tr/yeni-islah-teknigi-ile-soya/Blog/?BlogNo=604506

[5] https://nazimiacikgoz.wordpress.com/2019/05/04/yeni-bitki-cesitlerimiz-pek-de-milli-olamayacak/

[6] https://nacikgoz.wordpress.com/2019/05/11/turk-tohumculugu-icin-yeni-stratejiler-gelistirmek-zorundayiz/

DÜNYA BUĞDAY VERİMİ REKORA KOŞARKEN

2014/2015 sezonunda Dünya buğday tüketimi 717 milyon ton, üretimi ise 729 milyon ton olarak gerçekleşmiştir. Bu miktarın 200 milyon tonu stok, 153 milyon tonu ise uluslar arası ticarete konu olmuştur. Fakat Dünya buğday üretimi tehdit altındadır. ABD’de 1970’lerin buğday ekim alanı, biyoteknolojiden yararlanan mısır ve soya karşısında 2015’lere gelindiğinde son 20 yılda 1/3 oranında daralmıştır (http://www.bloomberg.com/news/articles/2016-04-20/america-is-losing-out-to-russia-in-the-wheat-wars). Avustralya’nın artan girdi maliyetleri nedeniyle buğday ihracatçısı olmaktan çıkmak üzere olduğu, S. Arabistan’ın, 2016 yılından itibaren, küresel ısınma nedeniyle, buğday tarımını sürdüremeyeceği güncel basına yansımıştı. Türkiye’de, de buğday ekim alanını 10 milyon hektar’dan 7,8 milyon hektara çekildiği, fakat üretimin, birim alandan sağlanan verimle kapatıldığı bir gerçek. Türkiye 2013 verilerine göre 315 kg/da verimle dünya buğday verim ortalamasının üzerindedir.

Tarım iş gücündeki yaşlanma, yarınki üretim için büyüyen bir tehdit ve salt şehre göç nedeniyle, tarım alanlarının tarım dışına kaydırılması ayrı bir konu. Türkiye’de halen 2,6 milyon hektar tarım alanının boş kaldığı bir gerçek.

BUGDAY TÜKETİMİDiğer taraftan, yarınlarda kişi başına yıllık tüketimi artmayacak, tersine azalacak tek gıda maddesi buğday olarak tahmin edilmektedir (2005 de 68,5 kg/yıl/kişi den 2023 de 66,2 kg/yıl/kişi ye düşüş; Grafik). Gerçekten de, özellikle buğday ağırlıklı beslenen ülkelerde, kentleşme, yaşlanma, küreselleşme, gelir artışı ve kültürel farklılaşma gibi bir seri nedenle tüketim alışkanlıkları nedeniyle, söz konusu tahminin gerçekleşebileceği beklenmelidir. Gelir düzeyi arttıkça karbonhidratlı ürün tüketimindeki düşüşe karşın sebze ve et tüketiminin arttığı yadsınamaz.

1960’larda 110 kg/da olan dünya buğday veriminin, 2010’larda 280 kg/da’a çıktığı bilinmektedir. Bu rakamın artan nüfus ve iklim değişiklikleri nedeniyle 2050’lere doğru 380 kg/da’a çıkartılması zorunlu görünüyor. Aksi takdirde söz konusu yıllarda, yıllık üretim beklentisi 860 milyon tona ulaşmak olanak dışı görünüyor.

Birim alandan daha fazla ürün kaldırmak için tüm tarım paydaşları bir yarış içindedir. Bilim adamından üreticiye, hep daha yüksek verim hedeflenmiştir. Hatta politikacılar da bu yarışa katılmışlar ve Birleşik Krallıkta 2020 yılında buğday veriminin 20 ton/hektara çıkartılabileceğini, araştırıcılarına hedef olarak göstermişlerdir. Bu konuda bitki ıslahçılarının gayretleri YEŞİL DEVRİMİ beraberinde getirmiştir.

2 ton/da buğday verimi çoklarımıza hayalî gelebilir. 1960’larda buğdaygillerde potansiyel maksimum verimi 1,6 ton/da olduğu okutulurdu. Fakat 2011 yılına gelindiğinde, çeltik veriminde kırılan 2,24 kg/da verimin, buğday için de beklenebileceğini müjdeliyordu (Açıkgöz 2013). Ve nitekim 2015 yılında, Birleşik Krallıktan, bir yıl evvel Yeni Zelanda’lı Mike Soalris’in Guinness’e kayıtlı 1,56 ton/da rekoru egale ederek, bir dünya rekoru gelmişti: 1,65 ton/da (http://www.fwi.co.uk/arable/northumberland-grower-breaks-world-wheat-yield-record/).

Peki, birim alandan elde edilen verim nasıl artırılır: İşte 1,65 kg/da ile yeni dünya rekorunu kıran, agronomist danışman destekli İngiliz “The Beal Farm” (Newcastle) bakın buğdayı nasıl yetiştirmişler: ekoloji için en uygun çeşit olan yemlik DICKENS’i seçip, ideal tohum teknolojilerini ve en uygun agronomik koşulları (ekim zamanı, sıklığı, toprak hazırlığı vs.) yerine getirip, su, gübre, ilaç, hormon vs. girdileri en ideal şekilde uygulanmıştır. Özellikle toprak iyileştirmesi için en uygun alet-ekipmanı kullanarak, taban taşı kırması, toprağın gevşetilmesi, ufalanması ve karıştırılmasını sağlanmış, ayrıca yıl boyunca çok miktarda humus da toprağa karıştırılmıştır. Doğal olarak toprak ve yaprak analizleri de sürdürülmüştür. 2014 yılının eylül ayının üçüncü haftası yapılan ekimde dekara 18,5 kg tohum kullanılmıştır (m2’ye 333 tohum). Yapılan yaprak analiz sonuçlarına göre bakır, çinko, bor ve magnezyuma dayalı yaprak gübreleme işlemleri yerine getirilmiştir. Ayrıca, çiçeklenmeyi ve hücre bölünmesini teşvik etmek ve değişik streslere dayanıklılık sistemin geliştirmek amacı organik asit uygulanmıştır. 31 kg/da azotlu gübre dört aşamada verilirken, dört de fungusit uygulaması yapılmıştır. Hasat ise 1 Eylül 2015 tarihinde gerçekleştirilmiştir.

Sulu koşullarda Ülkemizde de dekara bir tonun üstünde verimlere rastlanmıştır. Gönül ister ki, sulu koşullarda, sözü edilen rekor verime yaklaşalım. Bunun için öncelikle “çeşit” sorununu çözmek zorundayız. Buğdayın gen merkezi Türkiye için bu pek zor olmasa gerek. Ne var ki, çok sayıda makro ekoloji, çok sayıda tüketim alanı, sulu-kuru, sahil-geçit, ekmeklik-makarnalık gibi seçeneklerle her yıl onlarca yeni genotiplerin geliştirilmesini gerektirir. Bunlara bisküvi, glütensiz gibi niş pazarlar eklendiğinde, salt buğday ıslahımız için çok sayıda buğday ıslah kadrosuna ve buğday ıslah projesine gereksinim duyulacaktır. Memnuniyetle belirtmek gerekir ki böyle çok hedefli projeleri yürütebilecek kadrolarımız adeta görev beklemektedir. Onlarca araştırma enstitüsü, onlarca Ziraat Fakültesi, yüzlerce araştırma yetkisine sahip tohumculuk firmasının olduğu ülkemizde, böyle bir girişimin, merkezi bir planlama ile başlatılma zamanı çoktan gelmiştir. Özellikle yeni bitki ıslah tekniklerindeki hızlı gelişmelerden[1]de yararlanarak, buğday çiftçimizin, agro-teknolojik yeniliklerle rekabet gücünü artırmasına bir an evvel olanak tanıyalım.

[1] http://apelasyon.com/Yazi/440-gen-transfer-devri-kapaniyor-mu

%d blogcu bunu beğendi: