bitkisel gen kaynakları ve moleküler biyoloji

BİTKİSEL GEN KAYNAKLARI VEMOLEKÜLER BİYOLOJİMoleküler biyoloji, , canlılardaki olaylarımoleküler seviyede tetkik eden biyoloji dalıdır.Moleküler biyoloji son yıllarda önem kazanangenetik, biyokimya, hücre biyolojisi ve biyofizikgibi dalların gelişmesiyle ortaya çıktı. Canlıorganizmada hayati önemleri oldukça fazlaolan nükleik asitler, proteinler ve enzimlerinyapılarının tamamen aydınlatılması molekülerbiyolojinin ilgi alanıdır. Bu maksatla X ışınlarıdifraksiyonu ve elektron mikroskobu gibi ileritekniklerden faydalanılırdı .

Bu günlerde moleküler biyoloji ortayaçıkan yeni yöntemlerin yardımıyla hızlı birgelişme sürecine girmiş ve hemhastalıkların gerçek nedenlerianlaşılmaya başlanmış hem debiyoteknolojik ve biyonik gelişmelerinyolu açılmıştır.

Etkenlerin hangi sorunlara yol açtığınıanlamayı kolaylaştırmıştır. RekombinantDNA Kök hücre ve transgenik hayvanmodellerindeki çalışmalar birçokhastalığın tedavisi için umut vermektedir.

Bitkisel gen kaynaklarının korunmasındave ıslah programlarında daha etkinbiçimde kullanılmasında son yıllardamoleküler genetik, doku kültürü verekombinant DNA teknolojisi gibikonuları kapsayan teknikler ile yeniolanaklar sağlanmıştır.

Bulma ve toplama; hastalıktanarındırma ve tanı; çoğaltım; tanımlama,ve izleme; depolama; dağıtım gibigenetik materyalin korunmasıile ilgili etkinliklerde in vitro teknikler başarıylakullanılmaktadır. Klasikyöntemlerle farklı türlerden gen aktarmada enönemli engelleri oluşturan kısırlık,

istenmeyen gen geçişleri ve genişpopülasyonda çalışma gibi sorunlar, genetikmühendisliği teknikleri ile gen aktarılmasıylatamamen ortadan kaldırılmakta,ıslah süresinin kısaltılmasının yanında, yabanibitkisel gen kaynaklarındangenitör olarak sonsuz yararlanma olanaklarısağlanmaktadır.

a) Bulma ve ToplamaBiyokimyasal ve moleküler biyoloji gibitekniklerden yararlanılarak genetikçeşitlilik tam olarak belirlenebilmekte,genetik materyal sınıflandırılmakta veaynı materyalin toplanmasıönlenmektedir.

Örneğin;Son yıllarda domateste(Lycopersicumesculantum)“RFLP” tekniğindenyararlanılarak yapılan çeşitlilik belirlemeçalışmaları ile klasik yöntemlere göre 20kat daha fazla genin koleksiyonakatılması sağlanmıştır (Miller veTanksley, 1990).

) Hastalıktan Arındırma ve TanıGen bankasına getirilen genetik materyalin,genbankaları ya da kullanıcılararasında sağlıklı bir şekilde naklininsağlanabilmesi için hastalık durumununbelirlenmesi ve karantina koşulları altındakorunması gerekmektedir. Bu koşullarDünya Gıda ve Tarım Örgütü (FAO) tarafındanbelirlenmiştir.

c) ÇoğaltımIn vitro çoğaltım teknikleri, vejetatifüreyen bitkilerde, inatçı tip tohumlarasahip türlerde ve tohum miktarı az olanmateryalde hızlı ve güvenli bir biçimdeüretim yapmak için başarıylakullanılabilir..

d) Tanımlama, Değerlendirme ve İzlemeBitkisel gen kaynaklarında başarı; toplananmateryalin cins ve tür özelliklerinin sistematikbiçimde belirlenmesine, bu konudaki kayıtlarınayrıntılı bir biçimde tutulmasına vemateryaldeki genetik değişimin izlenmesinebağlıdır. İzlemenin iki temel amacı vardır.Birincisi, yıllara göre materyalde oluşabilecekdeğişikliklerin belirlenmesi; ikincisi ise,kullanım için gerekli olan özelliklerinsaptanmasıdır.

e) Depolama:Günümüzde moleküler biyoloji, gen kaynaklarınındepolanmasında sadece sorunlu bitkiler için değil, tümgenetik materyal için yeni olanaklar sağlamıştır.Standart in vitro teknikleri ile yapılan depolamadaise, materyal dış etkilere karşı güvence altınaalınmakla birlikte, yüksek maliyet, altkültürler arasındaenfeksiyon riski, zamana bağlı olarak artabilensomaklonal varyasyon ve ekipman aksaklıkları gibinedenlerden dolayı genetikmateryal ancak kısa dönemli olarak korumayaalınabilmektedir.

Depolama ise çeşitli şekillerde yapılabilir:a) yavaş büyüme ile depolamab) dondurarak depolamac) yapay tohum depolaması

BİTKİSEL GEN KAYNAKLARININKULLANILMASINDA MOLEKÜLERBİYOLOJİ VE ÖNEMİSon yüzyılda klasik bitki ıslahıçalışmalarından yararlanılarak üstün verimli vekaliteli birçok çeşit geliştirilerek insanlığınhizmetine sunulmasına karşın, başta hastalıkve zararlılar olmak üzere bazı biyotik veabiyotik çevresel baskılara karşı dayanıklılıktahenüz istenilen sonuç alınamamıştır.

Bitkisel gen kaynaklarının kullanımındamoleküler biyolojiden yararlanmaolanakları maddeler halinde şöyleözetlenebilir: (anonim,2007)

• Bitki ıslah programlarının değişen çevrekoşullarına (biyotik ve abiyotik)uygun olarak gelecekteki istekleri karşılamakiçin “RFLP” ve “RAPD” gibi yeni molekülertekniklerden yararlanılarak genetik çeşitliliğinbelirlenmesi,• Melezlemeye gereksinim kalmadan vektöraracılığı ile ya da doğrudan gen aktarmateknikleriyle yabani türlerden gen aktarılması,• Uzun süreli klasik bitki ıslah programlarınınkısaltılması,

• Yabancı gen taşıyan melezlerdeki hızlı ve güvenilirseleksiyon,• Tür genotiplerinin ve agronomik özelliklerininbelirlenmesi için genetik haritaların yapılması,(QTLtekniği)• Yabani kökenli DNA parçalarının yapılarınınbelirlenerek sadece istenilen kısımların kültür türlerineaktarılmasıyla bağlılığın (linkage)kırılması ve istenmeyen gen geçişlerinin önlenmesi,• Antisens RNA tekniği ile özellikle bazı poliploid türlerarasında doğal izolasyonun kaldırılması.

Islah programlarında genetik materyal, çalışmaplanının yapımından, yeni geliştirilen çeşitlerintarımda kullanımına kadar tüm programaşamalarını belirleyen en önemli faktördür.Moleküler biyolojiden yararlanılması halindebitkisel gen kaynakları ıslah programınıbelirleyici faktör olacak ve gen aktarımı,seleksiyon ve potansiyel varyetelerinbelirlenmesi gibi aşamalarda önemli gelişmelersöz konusu olacaktır. (Simmonds, 1983) (Şekil1).

Moleküler biyolojinin uygulanması ile izoleedilmiş bir genin doğrudan aktarılması sözkonusu olduğundan, öncelikle farklı türler vecinsler arasında gen aktarmada melezlemezorunluluğunu ortadan kaldıracağından, klasikıslahta yabani gen kaynaklarındanyararlanmada en önemli engel olan doğalizolasyon, bir başka deyişle, kısırlık veuyuşmazlık sorunu da çözümlenmişolmaktadır.

moleküler biyolojiden yararlanarak bitkilereözellik kazandırmak sadece doğrudangen aktarma ile sınırlı olmayıp, antisens RNAteknolojisi adı verilen çok yeni bir sistemlebitkinin protein sentezi kontrol altındatutulabilmekte, böylelikle bitkinin istenmeyenözelliğinin ortaya çıkması engellenebilmektedir.Bu şekilde, gen aktarmadan da bitkide ıslahamaçları doğrultusunda genetik değişiklikyapılabilmektedir.

Bu yeni sistemin geliştirilmesi halinde özelliklebuğdayın poliploid türlerinde çok önemli birsorunun çözümüne yardımcı olunacaktır.Bilindiği gibi ekmeklik buğdayın diğer türlerlemelezlenmesini, bir başka deyişle, yabani genkaynaklarından yararlanılmasını engelleyen enönemli faktör, homolog eşleşmeleri baskıaltında tutan ve 5B kromozomunun üzerindeolduğu bilinen PH genleridir (Sears veOkamoto, 1958; Riley, 1958).

Bu nedenle,kültürü yapılan buğday,pamuk ve tütün gibi önemli bitki türlerininyer aldığı bu gen sistemine sahippoliploid türlerle yabanileri arasındayapılan melezlemeler, diğerlerine oranladaha karmaşık çalışmalarıgerektirmektedir.

Günümüzde, bu genleri taşıyankromozomun çıkarılmasıyla elde edilenmonozomik 5B buğday hatlarının ya dabu genlerin mutasyonla etkisinin yokedildiği mutant buğday hatlarının, farklıcinslerle melezlemesi kolaylıklayapılabilmektedir.

Örneğin, bu teknikle Aegilops comosa’ ’ dan sarıpasadayanıklılık geni (Riley ve ark., 1968); Agropyroncinsinden ise kahverengipasa dayanıkılılıkgeni (Sharma ve Knott, 1966; Sears, 1973). melezlemeile buğdaya aktarılmışıtır. Ancak, burada 5Bkromozomunun tümüyle çıkarılması nedeniyle, bukromozom üzerinde bulunan diğer genlerin deçıkarılması söz konusu olduğundan,bitkide istenmeyen başka değişiklikler de olmaktadır.

Son yıllarda, moleküler biyoloji ve genetikmühendisliğinde gen klonlamasıtransformasyon, bitki rejenerasyonu, vektörsistemleri, yeni gen yapılarının oluşturulması vedoğrudan gen aktarma yöntemlerigibi tekniklerde önemli gelişmelerin olması,farklı biyolojik sistemler arasındagen aktarımına olanak sağlamıştır

Özellikle bakteri ve virüs kökenli genlerinaktarılmasıyla otöldürücülere (herbisit),hastalıklara ve zararlılara dayanıklıçeşitler geliştirilmiş; mısır, patates ve pamukgibi önemli bazı bitkilerde yeni tekniklerle gen aktarılmış (transgenik) tescilliçeşitlerin başta Amerika BirleşikDevletleri olmak üzere bazı ülkelerde yaygınolarak ekimine başlanılmıştır

Transgenik bitkilerin kullanımıyla oluşabilecekekolojik denge bozulması ve buna bağlı olarakbitkisel gen kaynaklarının zarar görmesinin birçok nedeni vardır. Konu genel olarak elealındığında, transgenik bitkiler nedeniyle tek tipçeşit ekiminin yaygınlaşması, genetikçeşitliliğin zarar görmesinin en büyük nedeniolarak karşımıza çıkmaktadır.

Bilindiği gibi, tohumluk firmaları ticari kuruluşlar olup,yaşamlarını ancak sürekli tohumluk satmaklasürdürebilirler. Transgenik bitkilerin de bir kez satınalınarak yıllarca hem ürün hem de tohumluk olarakkullanılmasını engellemek amacıyla geliştirilen vepatenti alınan bir genetik sistemle kontrol altındatutulması söz konusudur (Crouch, 1998). Böylelikle,transgenik çeşitlerde de, melez (hibrid) tohumluklardaolduğu gibi her yıl yenilenmesi zorunluluğu getirilmişolacaktır.

Bu genetik kontrol sistemi ile, transgenikbitkinin tohumunda geç olgunlaşmadöneminde üretilen toksik maddeler sayesindehücreler ölmekte ve sonuç olarak embriyocanlılığını kaybetmektedir. Böylelikle, çimlenmeyeteneği yok olan bu tohumun kullanılması ileikinci kuşak üretim yapılması olanaksızhale gelmektedir.

Genlerle yönetilen ve ikinci kuşak üretimiengelleyen bu tohumluk kontrol sistemi,çevrede ekimi yapılan aynı türün klasikçeşitlerine ya da yabani türlerine çiçektozlarıaracılığı ile geçebilecek, hem çeşitlerinbozulmasına hem de son derece kıymetli genkaynakları olan bu yabani türlerin doğal yollarlaçoğalmalarını yok olmalarına nedenolabilecektir.

Bu nedenlerle, insan ve çevre sağlığıaçısından gelecekteki sonuçları tam olarakbilinmeyen bakteri ve virüs kökenligenleri taşıyan transgenik bitkilerin, çok yıllıksonuçları alınmadan ekimi yapılmamalı,Moleküler biyoloji başta olmak üzere yeniteknolojilerden yararlanılarak çeşit geliştirmeçalışmalarında bitkiselkökenli genlere ağırlık verilmelidir.

GEN KAYNAKLARI PANELİNCEBELİRLENEN ÇALIŞMA ALANLARININGERÇEKLEŞTİRİLMESİ İLE ULAŞILMASIÖNGÖRÜLEN BAZI SOSYOEKONOMİKHEDEFLER (SEH)Seh108 Gelişen teknolojiyi Türkiye’de izleyipkurarak, güncel bilimsel bilgi ile tüm teknolojikalanlarda ARGE çalışmalarını desteklemek vebilişim teknolojisindeki gelişmelerdenyararlanarak moleküler biyoloji dahil diğerendüstriyel alanlarda önemli gelişme yaşamak

Seh008 Araştırma kurumlarına elemanalımında siyasi değil amaca yönelikseçim yapılmalıdır.Seh010 Arazi sınıflaması mutlakayapılmalıdır. Erozyonu önlemeçalışmalarına gereken önem ve kaynakaktarımı sağlanmalıdır.Çayır ve meralarınişletilme planları yapılmalıdır

Seh374 Yabancıların Türkiye’deki genetikkaynakları kullanarak geliştirdikleri buluş veçeşitlerle ilgili fikri mülkiyet haklarının(patentler, çeşit tescilleri vb.) olumsuzekonomik etkisini en aza indirmek, izinsiz vekarşılıklı fayda paylaşımı gözetmeyen kaynakkullanımını engellemek, teknoloji aktarımını veekonomik faydaların paylaşımını sağlamak. Özgenetik kaynaklarımızı kullanarak buluş veçeşit geliştirebilecek düzeyde teknolojiye sahipolmak.

Seh104 GDO gıdaların saptanmasına dönükyeni/geçerli tekniklerin geliştirilmesi ileüniversite, kamu ve özel sektör üçgenindeişbirliği içinde kuracağı laboratuvar ağınıbilimsel güvenirliliğe ulaştırmak ve uluslararasıdüzeyde tespit yapabilecek bir merkez ülkekonumuna gelmek. Ülkemiz çapındagerçekleştirilen izleme programları ile ulusalyasal düzenlemelerin (etiketleme, vb.) etkin birşekilde uygulamaya aktarılmasını sağlamak.

Seh116 Genetik kaynakların korunması vesürdürülebilir kullanımının sağlanması ile genkaynaklarımızın modern teknolojilerdekullanımı talebine karşı gen kaynaklarımızıtescilleyerek ülke haklarımızın korunması,Seh320 Türkiye moleküler yaşam bilim veteknoloji alanında stratejik problemleribelirlemeli bu doğrultuda bilim insanıyetiştirmek konusunda atılım yapmalıdır. Beyingöçünü engelleyecek girişimlere öncelikverilmelidir.

Seh023 Bilimsel yaklaşımın, insan ve toplum sağlığıbilincinin toplumun tüm kesimlerine aktarılması ve buşekilde hastalıkların önlenmesi veya erken tanısıylasağlıklı bireylerin toplumda artması, sağlık giderlerininazaltılması,.Seh031 Bitkisel gen kaynaklarını modern teknolojilerkullanarak korumak, moleküler düzeyde tanımlamak,hedef genler açısından scren edip klonlamak,patentlemek ve tüm bu faaliyetleri bir şemsiye (ulusalbir enstitü) altında toplamak

Seh187 Kaliteli tohumluk üretimi ile ülkemizin bitkiselüretimini arttırmak ve tohumluk ithali yerine tohumlukihraç eder duruma geçmek.Seh194 Katma değeri yüksek ve Türkiye için rekabetşansı büyük stratejik ürünlerde (özellikle gen kaynağıTürkiye’de olan ürünlerde) moleküler biyolojininmodern yöntemlerini kullanarak abiyotik stresetmenlerine ve hastalık ve zararlılara karşı dayanıklıyeni bitki genotipleri geliştirmek ve bu alandaki ıslahçalışmalarına ivme kazandırmak ve teşvik etmek

Seh396 Zengin bitkisel gen kaynaklarınıkullanarak ve moleküler biyolojidenyararlanarak stratejik ürünlerde hedef genleraçısından iyileştirilmiş nitelikli tohumlargeliştirmek, hastalık ve zararlılardanarındırılmış bitki materyallerinin (fidan gibi)kitle üretimlerini gerçekleştirmek ve bu alandahalen varolan yurtdışına bağımlılıktantamamen kurtulmak

Seh274 Sürdürülebilir kalkınmada enönemli konu kaynakların korunması, iyiyönetimi ve izlenmesidir. Bu nedenleulusal gen kaynakları merkezleri ve bilgibankaları oluşturulmalıdır.seh328 Türkiye’yi biyoçeşitliliği ve doğalekosistemleri etkin şekilde korunan birülke konumuna getirmek.

Seh397 Zengin doğal flora kaynaklarınınbelirlenmesi ve yeni gen teknolojileri ilearaştırılarak insan sağlığı, farmakoloji vegen kaynaklarının saptanması vekorunması açısından fırsat halinedönüştürülmesi.

KAYNAKLAR:• Anonim.2007 Gen kaynakları panelincebelirlenen çalışma alanlarının gerçekleştirilmesiile ulaşılması öngörülen sosyoekonomikhedefler (12 kasım 2007)• Özgen, M. Bitkisel gen kaynaklarınınkorunmasında kullanılan yeni yöntemler (8kasım 2007)• http://tr.wikipedia.org/wiki/Molek%C3%BCler_biyoloji ( 12 kasım 2007)