• notifications1
  • menü

Bugün : 17 Mayıs 2021 Pazartesi

İÇİNDEKİLER

 

 GDO’da Kullanılan Mikroorganizmalar

  • Tarihi
  • Gen  ve transgenik organizma
  • Genetik yapı ne için değiştirilir
  • Öncü kuruluşlar ve GDO
  • T.C Anayasasında GDO
  • Olumsuz etkileri

 

 Gen transfer teknikleri          

  • Pronüklear mikroenjeksiyon yöntemi
  • Viral vektörlerle gen transferi tekniği
  • Retroviral gen aktarımı
  • Embriyonik kök hücre yöntemi
  • Spermatozoa hücreleri aracılığı ile gen transferi
  • Klonlama teknolojisi ile gen transferi
  • Elektroporasyon

 

Bitkilere Aktarılan Genlerin Özellikleri

  • Herbisite dayanıklı genlerin özellikleri
  • Böceklere dayanıklı genlerin özellikleri
  • Virüslere dayanıklı genlerin özellikleri

 

GDO’da Kullanılan Mikroorganizmalar  

Tarihi

Yüksek verimlilikte kaliteli ürünler elde etmek için, bitki ve hayvan türleri üzerinde ıslâh çalışmaları, eskiden beri yapılmaktadır. Klâsik ıslah çalışmalarından elde edilen verimlilik artışı, artan dünya nüfusunun temel gıda ihtiyaçlarının karşılanmasına yetmemektedir. Ayrıca elde edilen gıdaların tüketicilere ulaştırılmasında karşılaşılan zorluklar, gıdaların bozulmasına yol açmaktadır. İlim adamları bu problemleri çözebilmek için yeni arayışlar içine girmiştir. 1960’lı yıllardan itibaren biyo-teknoloji ve gen mühendisliği sahasındaki araştırmacılar, canlıların genetik yapısında değişiklikler yapmayı mümkün kılan gizli mekanizmaları keşfetmeye başlamışlardır. Günümüzde biyoteknoloji; sağlık sektöründe tanı, tedavi ve aşı tarım sektöründe ise transgenik bitkiler, veteriner tanı, veteriner aşı ve ilaçlama alanlarında uygulama sürdürürken genetiği değiştirilmiş organizmaları yoğun olarak kullanmaktadır.

 

Gen  ve transgenik organizma

Genler, organizma özelliklerinin kodlandığı şifreli bilgilerdir. Bir canlı türüne başka bir canlı türünden gen aktarılması veya mevcut genetik yapıya müdahale edilmesi yoluyla, yeni genetik özellikler kazandırılması tekniğine "gen veya rekombinant DNA teknolojisi" denmektedir. Gen teknolojisi kullanılarak yeni özellikler kazandırılmış organizmalara da "genetik yapıları değiştirilmiş organizmalar (GDO)" veya “transgenik organizmalar” adı verilmektedir. Bu canlılardan elde edilen ürünler ise, transgenik gıdalar olarak adlandırılır.

 

Bakterilere insan DNA'sının belli bölgesinin ilave edilmesiyle rekombinant insan insülini ürettirilmektedir. Yine Endüstride kullanımına en tipik örnek ise örümcek ağı üretimidir. Örümcek ağı, çok dayanıklı bir madde olup çelikten 5 kat daha kuvvetli ve esnek bir maddedir. Ancak önemli bir nokta var: Mesela ipekböceğinin ipeğini ürettirip ipekten kıyafetler giyebiliyoruz, fakat örümcekler yırtıcı olduğundan, birbirlerini yedikleri için, bunların ipeği elde edilemiyor ve böyle dayanıklı bir maddeye sahip olamıyoruz. Dolayısıyla örümcek ağı üretilmesiyle ilgili çalışmalar yapılmıştır. Amerika Birleşik Devletlerinde moleküler biyologlarca örümcek ağı üretiminden sorumlu genler keçi genomuna entegre ediliyor. Daha sonra keçilerin sütlerinde suda eriyebilir proteinler üretiliyor. Elde edilen süt dehidre edilip, kurutulup, belli işlemlerden geçirilip fiber şeklinde iplikçikler elde edilip dokunuyor ve dokunabilir kumaş haline getiriliyor. Bunun önemi nedir? Yaklaşık olarak 200 tane transgenik hayvanınız varsa, bir çelik yelek yapabiliyorsunuz, yani vücut zırhı yapabiliyorsunuz. Bu yeni çelik yelek petrol kökenli fiberden yüzde 25 daha hafif, çelikten 5 kat dayanıklı yapılabiliyor. Bu ürün askeriyede, tenis raketlerinde, mikro dikişlerde, hatta uçaklarda, hafif olduğundan dolayı ve çok daha dayanıklı olduğundan kullanılabilecek bir hammadde olarak kullanılabiliyor. Diğer bir kullanım alanı ise dünyada ve ülkemizde bir süredir kullanılan domuzdan kalp kapakçığı nakli. İnsan genlerini domuza aktarmak suretiyle insan proteinlerini bulunduran domuz kalpleri elde edilmiş. Ancak buradaki en önemli sakıncalardan bir tanesi, kalbin nakli sırasında, nakledildikten sonra, domuzlara ait bazı retroviral ajanların ya da DNA'ya adapte bazı virüslerin insan vücudunda yeni bir hastalık meydana getirip getirmeyeceğiyle ilgili, bu konuda çalışmalar devam ediyor.

 

Genetik yapı ne için değiştirilir

Günümüzde bitki, hayvan ve mikroorganizmalarla çeşitli transgenik organizmalar geliştirilmiştir. GDO ile genellikle, yeni geliştirilmiş mikroorganizmaların eldesi, tarımsal ürünlerde verim artırılması, ürünlerin raf ömrünün uzatılması, çiğ ürünlerde besin unsurlarının ve bileşenlerinin geliştirilmesi, bitki ve hayvanlarda hastalıklara direncin artırılması gibi avantajların sağlanması hedeflenmektedir. Ayrıca GDO'lar veya transgenik organizmalar insan sağlığı gibi uygulama alanlarında da kullanılmaya başladılar. Ancak klonlama kavramı ile GDO birbirinden ayrı anlamlar içerip karıştırılmaması gerekir. Klonlamada var olan yapı yani genetik şifre aynen korunurken GDO'da yabancı bir genin dışarıdan dahil olması var.

 

Gen bilgilerini değiştirerek hücrelere yeni proteinleri üretmeleri öğretilebilir. 1982’de insülinle başlayan gelişme günümüzde yüzün üzerindedir. Dünya’da 325 milyonun üstüne hasta bu ilaçlardan yararlandı. Farklı türlerde hastalıkların biyoteknoloji ile genetik düzenleme yapılarak tedavisi hedeflenmektedir. Canlılığın biyolojik mekanizmalarının moleküler düzeyde anlaşılabilmesi için, yüzlerce transgenik veya geni iptal edilmiş fare türü geliştirildi. Yeni kuşak ilaç ve aşıların üretimi için onlarca farklı bakteri, maya, hayvan hücresi geliştirildi. Akıllı tohumların üretimi için yüzlerce model bitki türleri geliştirildi, bunlardan 10 kadarı ticari ürün olarak izin aldı.

 

Öncü kuruluşlar ve GDO

Dünya Sağlık Örgütü gıda üretimi ve işlenmesinde modern biyoteknolojinin güvenli kullanımı ve uygulanmasına büyük önem vermektedir. Codex Gıda Heyeti gıdalar konusunda uluslararası standartların oluşturulması için kurulmuş devletlerarası bir organizasyondur. Heyetin temel amacı tüketici sağlığının korumak ve gıda ticaretinde doğru ve adil uygulamaları garanti etmektir. Dünya Sağlık Örgütü ve yan organizasyonu Birleşmiş Milletler, Gıda ve Tarım örgütü (FAO), Codex sistemi içerisinde  yer alan Codex Biyoteknoloji ile Üretilen Gıdalar Çalışma Kolu, Codex Gıda Etiketleme komisyonu ve Codex Analiz Metotları ve Örneklendirme Komisyonu ile bu doğrultuda çalışmaktadır.

 

Topraklarda oluşan nitelik bozulması, verimsizleşme, erozyon vb. nedenler yoluyla toprağın kötüleşmesi arazi "degradasyonu" olarak tanımlanmaktadır. Uluslararası Toprak Referans ve Enformasyon Merkezi (ISRIC) küresel toprak degradasyonu değerlendirmeleri projesi (GLASOD) çerçevesinde, yeryüzü karasallarının % 15'inin insan aktivitesi sonucu çesitli düzeylerde tahrip olduğunu ortaya koymaktadır. Tarım sistemi, gerek uygulama alanı olarak ve gerekse kullandığı girdiler bakımından doğal sistemleri önemli düzeyde etkileme gücüne sahip yaygın bir sektördür. Toprak, su ve biyolojik zenginlikler gibi tarımla doğrudan ilişkili doğal kaynaklar, bu sektöre alan, girdi ve çeşitlilik bakımından olanak sağlarken, tarımsal faaliyetlerden önemli düzeyde etkilenerek verimlilik, kalite ve tür zenginliği bakımlarından değişim gösterirler. Tarım, arazi kullanım şekli, arazi bölünmeleri ve doğal habitatların tahribine neden olarak biyolojik çeşitlilik üzerine önemli etkiler yapar. Doğal habitatların ürün yetiştirme amacı ile ve çayır tesisi için değişimi bitki sosyolojisini ve bu alanlarda birlikte faaliyet gösteren faunayı etkilerken diğer taraftan egzotik hastalıkların yayılmasını veya zararlı kontrolü için kullanılan pestisitlerin (tarımsal zararlı mücadele ilaçları) ve kimyasal gübrelerin dengesiz kullanımı nedeni ile toprak kalitesini ve ekolojisini olumsuz etkilerken hedef alınmayan diğer canlı türlerinin olumsuz etkilenmesine dair tarım ve çevre literatüründe zengin bir araştırma birikimi bulunmaktadır.

 

Tarımsal amaçlı toprak işleme, drenaj, zararlı mücadelesi ve geniş alanların belirli bir tür tarım bitkisi ile kaplanması beraberinde bir çok ekolojik sorunu birlikte getirerek yabani türlerin kaybına neden olmaktadır. Özellikle çağımızda geniş habitatların yerli bitki desenleri birkaç genetiği değiştirilmiş bitki türü ile yer değiştirerek biyolojik çeşitlilikte geniş bir etkileşime neden olmaktadır. Artan toprak erozyonu, kimyasal madde yoğunlaşmaları, korumacı olmayan tarım tekniklerin zararlı etkileri eskiden o bölgede mevcut olan çayır kuşları, tozlayıcı böcekler ve toprak faunasının ortadan kalkmasına etken olmaktadır. Habitat kayıpları yanında biyolojik çeşitliliğin en fazla zarar görmesine etken faktörlerden bir diğeri aşırı tarımsal üretim yolu ile toprak sömürülmesidir. Bu iki etken benzer şekilde biyolojik çeşitlilik üzerine paralel etkilere sahiptir.

 

Gübre, ilaç v.b yoğun girdilerin kullanılması sayesinde tarımsal üretimde belirli bir süre sağlanan yüksek düzeyde verim artışının, telafisi mümkün olmayan biyolojik çeşitlilik kaybına yol açtığı ortadadır. Yabancı otlarla yürütülen kimyasal mücadele sırasında, kültür bitkilerinin kullanılan kimyasallardan zarar görmesini önlemek için, herbisite tolerans gösterebilecek yetenekte GDO'lar geliştirilmekte ve en yaygın şekilde bunların ekimi yapılmaktadır. Bu şekilde, mısır, çeltik, tütün, kolza, buğday gibi çeşitlerinin tarım bitkileri başta DDT olmak üzere bazı ot öldürücü ilaçlara tolerans göstermesi sağlanabilmektedir.

 

Avrupa Birliği'nde ticari olarak yetiştirilen bir yağ bitkisi olan kolza ve mısır genetik olarak değiştirilmiş olup güçlü bir yabancı ot öldürücü ilaca karsı dayanıklıdırlar. Bu özellik nedeniyle herbisit (ot öldürücü) uygulanmış bir alanda diğer bitkiler ölürken bu yeni tür bitkilere bir şey olmamaktadır. Birçok bitkisel ürün günümüzde böceklere zehir etkisi oluşturan genleri kapsar şekilde geliştirilmekte ve ticari olarak pazarlanmaktadır. Bacillus thurigiensis isimli bir toprak bakterisinden alınan genlerin mısır, patates gibi transgenik bitkilere aktarımı yoluyla bu bitkilere zarar veren lepidoptera larvaları (kelebek türleri) bitkiler tarafından üretilen Bt-toksin yardımı ile öldürülmektedir. Biyoteknoloji firmaları bu tür bitkilerin insektisit gereksinimini azaltacağı için çevreye yararlı olacağını belirtmektedirler.

 

Gen aktarımı yoluyla tarım bitkilerinin gelişmeyi sınırlayıcı çevresel faktörlere (stres faktörleri) toleransının genişletilmesine çalışılmaktadır. Bu kapsamda, yaygın gen aktarımlı karnıbahar mozaik virüsü 35S 'ten aktarılan bir genle oksijen radikallerine karşı dayanıklı tütün bitkisinin üretilebilmekte, ekmek mayasından aktarılan bir genle kuraklığa dayanıklı gen aktarımlı bitkilerin elde edilebilmekte, bira mayası bakterisinden aktarılan genle tuza toleranslı domates, kavun ve arpa çeşitlerinin geliştirilebilmekte ve Pseudopleuronectes americanus balığından alınan antifiriz proteinin kodlanmasından sorumlu genle dona dayanıklı domates ve tütün bitkilerinin üretilebilmektedir. Toprak varlığının sınırlı olması ve çevresel stres faktörlerinin giderek artması nedeniyle, artan dünya nüfusunun, yakın bir gelecekte yeterli düzeyde beslenemeyeceği endişesi giderek yaygınlaşmaktadır. Bu nedenlerle, hem verim kapasitesi yüksek ve marjinal koşullarda büyüyebilen ve hem de kalite etmenlerince zengin yeni bitki genotiplerinin geliştirilmesine global anlamda büyük bir gereksinme bulunmaktadır.

 

Bu bağlamda, "gıda güvencesi (food security)" konusu artık dünya gündeminin öncelikli konularından biri durumuna gelmiştir. Yüzyıllardır sürdürülen bitki ıslahı artık yeterli olmayınca insanoğlu bitkilerde moleküler ıslah yoluna gitmeyi zorunlu kılmıştır. GDO' ların bitkisel ve hayvansal üretimde ve diğer alanlarda kullanılmasının sağlayabileceği pratik faydaların yanında, doğal sistemlerde yol açabileceği olumsuz etkiler büyük endişe yaratmaktadır. GDO' ların neden olabileceği olumsuz etkilerin kaynağını, sözü edilen ürünlerin çevreye salımı durumunda kontrolsüz tozlaşma, gen kaçışı ve yabani hibritleşmeden doğabilecek riskler oluşturmaktadır. Bu durum, herhangi bir özellikle ilgili olarak modifiye edilen "yabani genin" diğer canlılara ve başka türlere geçme olasılığını doğurmaktadır. Böyle bir durumda biyolojik çeşitliliğin uzun vadede telafisi mümkün olmayan etkiler altında kalması kaçınılmaz hale gelmektedir. Dünya'da çok sayıda araştırma sonucunda, GDO' ların çevre, dolayısıyla biyolojik çeşitlilik üzerinde bazı olumsuz etkilerinin olduğu ortaya konulmuştur. Bunlar, GDO' ların özelliklerinin gen kaçışı, yabani tozlaşma, yapay gen transferi ve melezleşmeye bağlı doğal sisteme bulaşması ve birikmesi, zararlılarda dayanıklılığın artmasına bağlı olarak "süper yabani türlerin" ortaya çıkması, bitkilerde dayanıklılığın gerilemesi, hedef olmayan türler ile yararlı böcek türlerinin zarar görmesi, GDO genlerinin toprak ve su ekosisteme geçmesi, tek tipleşme şeklinde özetlenebilir.

 

T.C Anayasasında GDO

Türkiye Cumhuriyeti kanunları GDO ile ilgili düzenlemelere yer vermektedir. Bu düzenleme tarım kanunu başlığı altında 18/4/2006 tarihinde yürürlüğe girmiştir.

MADDE 1 – Bu Kanunun amacı; tarım sektörünün ve kırsal alanın, kalkınma plân ve stratejileri doğrultusunda geliştirilmesi ve desteklenmesi için gerekli politikaların tespit edilmesi ve düzenlemeleri yapılmasıdır.

MADDE 2 – Bu Kanun, tarım politikalarının amaç, kapsam ve konularının belirlenmesi; tarımsal destekleme politikalarının amaç ve ilkeleriyle temel destekleme programlarının tanımlanması; bu programların yürütülmesine ilişkin piyasa düzenlemeleri, finansman ve idarî yapılanmanın tespit edilmesi; tarım sektöründe uygulanacak öncelikli araştırma ve geliştirme programlarıyla ilgili kanuni ve idari düzenlemelerin yapılması ve tüm bunlarla ilgili uygulama usül ve esasları kapsar.

 

Olumsuz etkileri

GDO'ların ekosistem üzerindeki en yaygın olumsuz etkisini, polenlerinin yayılması ya da tozlaşma etkisiyle genlerinin çeşitli şekillerde çevreye bulaşması riski oluşturmaktadır. Genetiği değiştirilmiş tarımsal çeşitler ile bunların yakın akrabaları arasında doğal tozlaşma yollarıyla melez çeşitler ortaya çıkabilmektedir. Paul Arriola ve Norman Ellstrand isimli araştırmacılar, yaptıkları deneysel çalışma ile genetiği modifiye edilerek herbisite dirençli hale getirilmiş kaba darısından (Sorghum bicolor) bu türün yakın akrabası olan Halep darısına (S. Halepense), melezleşme sonucu gen kaçışının gerçekleştiğini göstermişlerdir (Freeman ve Herron, 2002: 423). Bu durum, genetiği değiştirilmiş çeşitlerin özelliklerinin tozlaşma sonucu kolaylıkla yakın akrabalarına bulaşabileceğini göstermektedir.

 

İlaçlara ve tarım zararlılarına karşı dayanıklı hale getirilen GDO'ların özelliklerinin diğer organizmalara geçme tehlikesinin bulunması, ekosistemdeki yararlı türlerin de zarar görebileceğini gündeme getirmektedir. Tarlalardaki yabancı bitkiler değişik türde böcek, kus ve memeliler için besin ve habitat özelliğindedirler. Çiftlik arazileri, kültür bitkileri yanında çok değişik türler halinde değişik bitki ve bunları habitat (yaşam ortamı) olarak kullanan mikroorganizma ve böcekleri kapsamakta ve bu özellikleri ile doğal yasamın sürdürülmesi bakımından yaşamsal bir rol oynamaktadırlar. Şayet tarlalardaki tüm yabancı bitkiler herbisitler yoluyla ortadan tümüyle kaldırılırsa birçok böcek ve kus türü yasama olanağı bulamayabilir. Esasına bakılacak olursa biz insanların yabancı bitki veya yabancı ot olarak tanımladığı kavram tamamen tarımsal literatüre uygun bir tanım olup yetiştirilmeye çalışılan bir ürünün yetişme ortamında gelişen başka bir tür "yabancı" olarak tanımlanmaktadır. Yine tarımsal arazi sınırlarında yaşamakta olan yaban türleri de tarımsal alanlarda yapılan işlemlerden etkilenmektedirler.

 

Zira Bt geni içeren bu tür transgenik bitkiler üzerindeki asalakları yiyen bu yararlı böcekler ortadan kalkabilirler. Son araştırmalar monarch kelebeği gibi polen dağılımında etken olan güzel kelebek türlerinin (hedef alınmayan canlıların) transgenik bitki türlerinin (örneğin Bt-mısır)polenleri ile beslenmesi durumunda öldüklerini göstermektedir. Bu nedenle Bt-ürünleri yararlı böcek populasyonları üzerine zararlı olmanın yanı sıra bu böceklerle beslenen kus ve memeli türleri için besin zincirinin çökmesi nedeni ile etkili olabileceklerdir. Bu çerçevede, Bt mısır polenleriyle beslenen kral kelebeği larvalarının zarar gördüğü orta konulmuştur. Transgenik uygulamalara yönelik yaygın bir örnek roundap ticari ismiyle piyasada satılan bir yabancı ot öldürücü olan glyphosate (herbisit) ve bu ilaca dirençli soya fasulyesi kullanımı ile bakteriyal toksin geni içeren(Bacillus thurigensis ) ve zararlı böceklere karşı dirençli "kılınan" Bt-mısır ve Bt-pamuktan bahsedilebilir. Geniş alanda mevcut tarlaların glyphsate ile spreylenerek ilaçlanması sonucunda mühendislik ürünü olan ilaca dirençli soya bitkilerinin dışındaki her tür bitki ortadan kaldırılmaktadır. Yerel ve bölgesel biyoçeşitliliğin tekrar dengelenmesi yıllar alacağı, fakat bazı bilgisayar modellemelerine göre de bitki ve hayvan populasyonlarının azalacağı öngörülmektedir. Bt toksini hasattan sonra toprak parçacıklarına bağlanarak dirençli olmakta ve toprak mikroorganizma populasyonlarını değiştirebilmektedir. Ancak bu gibi çalışmaların varlığına rağmen Bt'nin çeşitlilik üzerine olan uzun erimli etkileri bilinmemektedir.

 

Yakın bir zamanda İrlanda'da yapılan uzun süreli bir araştırma sonucunda GD patatesle beslenen farelerin bağışıklık sistemlerinin zarar gördüğü ve 34. nesilden itibaren üreme fonksiyonlarının bozulduğu belirlenmiştir.

 

Gen Transfer Teknikleri

Pronüklear mikroenjeksiyon yöntemi

Yöntem yabancı genetik materyalin bir hücreli aşamadaki embriyoların pronukleuslarına direk olarak aktarılması olarak tanımlanmaktadır. Pronuklear mikroenjeksiyonla genin aktarımında, genler genoma birkaç ile yüzlerce kopya arasında değişen sayıda rastgele bölgelerden integre olmaktadır. Aktarılmış olan gen anneden yavruya aktarılarak jenerasyonlar arası geçiş özelliği gösterebilmektedir. Yöntem ilk kez fareler üzerinde çalışılmıştır. Alınan başarılı sonuçlar sonrasında koyun, sığır gibi çiftlik hayvanlarının kullanıldığı çalışmalar yapıldığı bildirilmiştir.

 

Mikroenjeksiyon yönteminde transfer edilecek genin iki temel bölgeden oluşacak şekilde hazırlanması gerektiği bildirilmektedir. İlk bölge protein kodlayan diziler olan exon ve protein kodlamayan diziler olan intronlardan oluşur ve transkripsiyonel ünite olarak adlandırılır.

 

İkinci bölge promotor, enhancer, reporter olarak adlandırılan genin ekspresyonunu kontrol eden düzenleyici elementlerin bulunduğu bölgedir. Promotor bölgeler transgenin ekspresyon göstereceği bölgeleri ve zamanı belirleyen düzenleyici diziler olarak tanımlanmaktadır. Enhancer bölgeler bulunduğu genin transkripsiyonunu arttıran dizilerdir. Protein kodlayan diziler reporter olarak adlandırılır ve translasyon başlama kodunu, transgen sonlandırma kodonu ile kozak dizisi olarak adlandırılan özel dizilerden oluşurlar.

 

Mikroenjeksiyon zamanının ve uygulanacak bölgenin seçiminin önemi vurgulanmaktadır. Mikroenjeksiyon aşamasında dişi ve erkek pronukleusu görünür halde olan bir hucreli aşamadaki embriyolar seçilmektedir.

 

Mikroenjeksiyonun dişiye göre ortalama iki kat büyüklükteki erkek pronukleusa 1-2 pikolitre olacak şekilde yapıldığı ve pronukleusun iki katı büyüklüğe ulaşmasının mikroenjeksiyonun başarılı bir şekilde gerçekleştirildiği yönünde en önemli gösterge olduğu bildirilmektedir. Aktarım başarısını etkileyen önemli diğer parametrenin mikroenjekte edilen genin konsantrasyonu olduğu ve yüksek konsantrasyondaki genetik materyalin embriyoların ölümüne sebep olduğu vurgulanmaktadır. Ortam ısısının da işlemin başarısını etkileyen önemli bir diğer parametre olduğu bildirilmektedir. Pronuklear mikroenjeksiyon yönteminin başarısında uygulamayı yapan araştırmacının deneyimli olmasının da önemli etkisinin olduğu bildirilmektedir. Mikroenjeksiyon başarısı kadar, mikroenjekte embriyoların taşıyıcı dişilere aktarımının da yöntemin başarısı üzerinde önemli etkisi vardır.

 

Pronuklear mikroenjeksiyon teknolojisinin, hayvan uygulamalarındaki başarısı yöntemin insan embriyolarına gen aktarımı içinde uygulanabilir bir yöntem olduğu yönündeki düşünceleri kuvvetlendirmiştir.

 

Viral vektörlerle gen transferi tekniği

Hayvanlarda embriyonal dönemde, okaryotik viral vektörler aracılığı ile gen transferi uygulamalarının yapılabildiği ve aktarılan genlerin genomik yapıya katılarak expresyonlarının sağlandığı bildirilmektedir. DNA ve RNA karakterinde genetik materyal taşıyan viruslar içerisinde en çok tercih edilen viral vektör RNA karakterli bir virüs olan retrovirustur.

 

Retroviral gen aktarımı

Retroviral gen aktarımı, erken gelişim dönemindeki embriyoların (8-16 hücre), aktarımı yapılmak istenen gen bölgesini taşıyan rekombinant retroviral vektörler ile enfekte edilmesi prensibine dayalı bir gen transfer yöntemdir.

 

Retrovirusler, yüksek integrayon kapasiteleri ve taşıdıkları genetik materyalin hedef genoma tek kopya olarak integrasyon başarısının yüksek olması özellikleri nedeniyle ideal taşıyıcılardır. Aktarımlar sırasında tek kopyanın genoma integrasyonunun mozaizim görülme olasılığını ortaya çıkardığı bildirilmektedir.

 

Retroviral gen transferi yöntemi kullanılarak, sığır, koyun, tavuk, balık ve laboratuar hayvanlarında başarılı gen transferi çalışmalarının yapıldığı bildirilmiştir. Genetik materyal olarak RNA taşıyan rekombinant retroviruslerin hedefe aktarımı ile virüsün yapısında bulunan viral ters trinskriptaz enziminin aktifleştiği ve RNA formundaki genetik materyalin DNA’ya çevrilerek genoma integrasyonun gerçekleştiği bildirilmektedir.

 

Retroviral gen aktarım metodunda karşılaşılan en büyük problem virüsün fiziksel hacminin getirdiği fiziksel kısıtlama sebebi ile yalnızca sınırlı büyüklükteki genetik materalin aktarılabilmesidir. Transgenin büyüklüğünün 7 kb ile sınırlı olması nedeni ile bu aktarım yöntemi ile ancak küçük gen konstraktlarının aktarımının gerçekleştirilebileceği bildirilmektedir.

 

Transfer edilmesi istenen geni taşıyan retrovirusların hazırlanmasının teknolojik laboratuar gerektirmesi ve yöntemin maliyetinin yüksek olması yöntemin kullanımını kısıtlayan dezavantajlardır. Bildirilen bütün dezavantajlarına rağmen retroviral gen aktarım teknolojisi ile farklı türler arasındaki genetik materyalin aktarımı çalışmalardan elde edilen başarılı sonuçlar, yöntemin ne kadar önemli olduğunu ortaya koymaktadır.

 

Embriyonik kök hücre yöntemi

Embriyonik kok hücreler blastosist aşamasındaki embriyoların iç hücre kitlesindeki hücrelerden köken alan hücrelerdir. İç hücre kitlesi hücreleri pluripotent özellik gösteren uç germ yaprağı olan endoderm, mezoderm ve ektodermden köken alan çoklu hücre tiplerine dönüşebilme yeteneğine sahip hücrelerdir. Ancak plasenta ve destekleyici dokuları oluşturma yetenekleri yoktur. Bir başka deyişle ekstra embriyonik yapıları oluşturamazlar. Bu nedenle pluripotent özellikteki bir embriyonik kok hücre birçok vücut hücresine (yaklaşık 220 çeşit vücut hücresi) dönüşebilme yeteneğine sahip olmasına rağmen tam bir organizma oluşumu gerçekleştiremez. Embriyonik kok hücreler, ilk kez Evans ve Kaufman adlı araştırıcılar tarafından 1981yılında fare embriyolarından elde edilmiştir. Fare embriyonik kök hücrelerinin elde edilmelerini takip eden yıllarda embriyo kaynaklı kok hücre terimi kullanılmaya başlanmış ancak bu terim zamanla embriyonik kok hücre olarak değişmiş ve yerleşmiştir.

 

Embriyonik kök hücre yolu ile gen aktarımı; elektroporasyon veya transfeksiyon yolu ile gen aktarımı yapılmış kok hücrelerin morula ya da blastula aşamasındaki bir başka embriyoya aktarılması olarak tanımlanmaktadır.

 

Doğacak yavruların iki farklı embriyodan köken aldıkları için kimerik oldukları bildirilmiştir. Her iki hücre grubunun oranı kimeralar arasında veya bir kimeranın dokuları arasında farklılık göstermektedir. Embriyonik kök hücre ile gen aktarımının avantajlarından biri, genetik manipülasyon sonuçlarının hücreler embriyoya verilmeden önce in-vitro olarak, gerek farklılaşmamış hucrelerde gerekse farklılaşma esnasında izlenebilmesidir. Onemli bir diğer avantajı ise istenen genin hedeflenmesi ile homolog rekombinasyonun şekillendirilmesi, böylece hayvanın kendi geni ile onun homologu olan başka bir genin yer değiştirmesi sağlanarak genetiği modifiye hayvanların geliştirilebilmesidir. Bu hayvan modelleri in-vivo olarak karışık gelişim sisteminde hedef genlerin fonksiyonlarının çalışılmasına imkan sağlar.

 

Spermatozoa hücreleri aracılığı ile gen transferi

Spermatozoa hücreleri kullanılarak gen transferi yapılabileceğini bildirilen ilk calışma 1971 yılında Brackett ve ark. tarafından farelerde yapılmıştır. Sonraki yıllarda spermatozoa hücreleri ile gen aktarımı yöntemi sığır, koyun, keçi, domuz gibi birçok çiftlik hayvanında uygulanmış ve başarılı sonuçlar alınmıştır. Spermatozoaların yabancı bir geni yapısına katma yeteneğinin yüksek olduğu ancak bunun mekanizması ile ilgi kesin bir bilgi bulunmadığı bildirilmektedir.

Yöntemin uygulanışında transferi düşünülen gen spermatozoalar ile birlikte birkaç saat inkube edilir. İnkubasyon sonunda gen transferi gerçekleşmiş olan spermatozoalar ile in-vitro fertilizasyon işlemi yapılarak transgenin yumurtanın içerisine girmesi sağlanır. Spermatozoa aracılığıyla gen transferi, yöntemin doğallığı nedeniyle en olumlu gen transfer tekniklerinden biri olduğu düşünülmektedir. Özellikle domuzlar kullanılarak yapılan çalışmalarda oldukça yüksek bir başarı elde edilmişken aynı başarıya sığırlarda ulaşılamamıştır.

Bunun yanında kolay uygulanabilmesi ve ucuz olması yöntemin önemli avantajlarıdır. Ancak, üreme alanı dışında bu hücrelerin varlığını sürdürebilme suresinin çok kısa olması ise spermatozoa hücreleri ile gen transfer uygulamasının dezavantajı olarak bildirilmektedir.

 

Klonlama teknolojisi ile gen transferi

Klonlama teknolojisi ile gen transferinde kullanılan en temel teknik nukleer transferdir. Nükleer transfer, verici anneden alınan dollenmemiş yumurtanın cekirdeğinin cıkarılması ve kopyalanmak istenen başka bir organizmadan alınan hucrenin cekirdeğinin bu ici boşaltılmış yumurtaya aktarılması yolu ile tüm organizmayı kopyalama prensibine dayalı bir tekniktir.     Nükleer transfer yapılan yumurtalar elektrofuzyon ve aktivasyon işlemlerinden sonra in-vitro kültür ortamlarında kültüre alınırlar. Yöntemin uygulama anında hücrelerin hücre döngüsünün hangi evresinde bulunduğunun nükleer transfer başarısını etkileyen en önemli parametre olduğu bildirilmektedir.

 

Elektroporasyon

Hayvan hücrelerine yabancı DNA’nın transferinde kullanılan ve başarılı olduğu bildirilen bir metodudur. Sözu edilen bu yöntemde hücre membranının geçirgen özelliğinden yararlanılır.

Döllenmiş yumurtaya elektrik akımı verilerek membranda oluşan geçici porlardan DNA’ nın aktarımı sağlanmaktadır. Elektroporasyon yönteminin büyük tecrübeye ve manuplasyon becerisine sahip olmaksızın uygulanabilmesinin tekniğin önemli avantajı olduğu bildirilmektedir.

 

Bitkilere Aktarılan Genlerin Özellikleri

Herbisite dayanıklı genlerin özellikleri

Herbisit türü olan glufosinate (Basta®) ile gerçekleştirilmiştir. Glufosinate’in sentetik anoloğu bir bakteri türü olan Streptomyces hygroscopicus tarafından sentezlenmektedir. Aynı bakteri, bu herbisite dayanıklılık genini de taşımakatdır. Yapılan çalışmalarda bakteriden bu gen izole edilerek herbisite hassas bitkilere aktarılmıştır. Bu şekildemısır ve şekerpancarı bitkileri herbisite toleranslı olarak elde edilmiştir.

Selektif bir herbisit olan metribuzin (Sencor®), soya, patates ve domates alanlarında dikotiledon ve monokotiledon yabancı otların kontrolünde çıkış öncesi (pre-emergence) uygulanmaktadır. Selektif özellikte olmasına rağmen yanlış uygulama sonucu çıkış sonrası kullanımına ve bunun sonucu fitotoksite problemlerine rastlanmaktadır. Ayrıca, 450 g/ha dozunda kullanılma zorunluluğu, aksi takdirde kültür bitkisine zarar verme riski sebebiyle bazen optimum yabancı ot kontrolü sağlanamamaktadır. Hatta bazı kültür bitkilerine 15 g/ha dozunda bile fitotoksik olabilmektedir. Metribuzin, kontrol ettiği yabancı otlarda elektron transportuna etki ederek fotosentezi engellemektedir. Bu herbisitin çıkış sonrası uygulanması neticesinde bazı domates varyeteleri arasında herbisite toleranslılık bakımından çok büyük farklılıklar belirlenmiştir. Bazı domates varyeteleri 100 g/ha dozuna bile hassasiyet gösterirken, bazıları 6000 g/ha dozuna toleranslı bulunmuştur. Domatesin metribuzin (Sencor®)’ e toleranslı olmasından sorumlu enzimin (MBZ N-glucosyl transferase) geninin izole edilerek hassas bitkilere aktarılmasına çalışılmıştır.

 

Herbisitlere dayanıklı olarak geliştirilen diğer bazı bitki türleri ve elde ediliş yöntemleri Çizelge 1’de verilmiştir.

Herbisit

Bitki Türü

Yöntem*

Bromoxynil

Tütün

AT

 

Pamuk

AT

Glufosinate

Yonca

AT

 

Arpa

PB

 

Mısır

PB

 

Yulaf

PB

 

Pirinç

PB

 

Şeker pancarı

AT

 

Ayçiçeği

AT

 

Buğday

PB

Glyphosate

Pamuk

AT

 

Soya

AT

 

Tütün

AT

Sulfonylureas

Kanola

AT

 

Şeker pancarı

AT

2.4 D

Pamuk

AT

 

Tütün

AT

*Gen transformasyonu, Agrobacterium tumafaciens bakterisi (AT), partikül bombardımanı (PB) yöntemi kullanılarak gerçekleştirilmiştir.

Bitkilere 2,4-D detoksifikasyonunu mümkün kılan bakteri orijinli monooksigenaz enzimi sentezlettirilerek bu herbisite dayanıklı tütün ve pamuk bitkileri geliştirilmiştir (Lyon ve ark., 1989).

Mutant ALS genleri kullanılarak sulfonilurea tipi herbisitlere dayanıklı transgenik bitkiler,

psbA geni (Triazine dayanıklı yabancı otlardan ve siyanobakterilerden izole edilen) tütüne aktarılarak triazine dayanıklı transgenik bitkiler,

Mutant aroA geni tütün ve domatese aktarılarak Glifosata dayanıklı transgenik bitkiler,

Memelilerde P450 monooksigenaz enziminin sentezinden sorumlu genin (ilaçları metabolize eden)  tütüne aktarılması  ile herbiside  dayanıklı transgenik bitkiler,

Hedef molekülün yapısı aktarılan sentetik RNA/DNA mol.leri ile değiştirilerek İmmidazolin bazlı herbisitlere dayanıklı tr mısır bitkileri geliştirilmiştir.

 

Böceklere dayanıklı genlerin özellikleri

En çok duyduğumuz diğer genetik modifiye bitki şekli; böcek dirençli transgenik bitki geliştirmek. Bunun için kullanılabilecek birçok farklı yöntem var. Bugün bunlardan sadece bir tanesi ticari olarak kullanılıyor. Bacillus thuringiensis (BT) delta endotoksinleri. Bilindiği gibi, aslında bu Bacillus thuringiensis endotoksinleri, uzun süreden beri biyopestisit olarak da kullanılabilmekte burada yapılan, bu toksik proteini üreten geni bitkilere koymak ve bitkilerde direkt toksik proteini üretmek. Yani bu bakteri, toksik sporlar üretmekte, bu toksik sporlar formülasyon haline getirilip doğaya püskürtülmekte ve biyolojik kontrol ajanı olarak kullanılmaktadır. Burada yapılan, bu toksik proteini üreten geni bitkilere entegre etmek ve bitkilerde direkt toksik proteini üretmek.

Transgenik bitkinin zararlıya daha dayanıklı olduğu görülüyor.

Entomopatojen bakteri türü olan Bacillus thuringiensis (Bt) kullanılmaktadır. Bt, gram pozitif ve endospor oluşturma özelliğinde bir bakteridir. Endosporun oluşturulması sırasında bakteri kristal görünümlü bir toksin (endotoksin) sentezler (Lal ve Lal, 1993). Geçmiş yıllarda Bt’nin farklı böcek türlerinden değişik ırkları izole edilmiş, ticari preparat haline getirilmiş ve zararlı böceklerin kontrolü için kullanılmaya başlanmıştır. Bt preparatlarının biyoinsektisit olarak pratikte kullanılmasını sınırlayan bazı sebepler vardır. Bunlardan en önemlisi, Bt preparatlarının uygulama sonrası çevresel etkenler (sıcaklık, UV ışınları) nedeniyle kalıcılığının düşük olmasıdır. Bu tip problemler sebebiyle Bt endotoksin geni klonlanarak bitkilere aktarılmaya başlanmış ve Bt genini içeren ilk transgenik bitki (tütün), 1987 yılında Agrobacterium tumafaciens T-DNA’sının vektör olarak kullanılmasıyla Belçika’daki bir biyoteknoloji şirketi tarafından elde edilmiştir.

Böceklere dayanıklı bitkilerin elde edilmesinde diğer bazı stratejilerden de yararlanılmaya çalışılmaktadır. Örneğin bitkilerin bazıları böceklere toksik maddeler içeririler. Bunlar; proteaz inhibitörleri, lektinler, kolesterol oksidaz, lipoksigenazlardır. Bu grup proteinler bitkiler arasında yaygındır ve Bt toksinleri gibi böceklerin sindirim sistemine zararlıdırlar. Özellikle Lepidoptera, Coleoptera ve Orthoptera takımlarındaki böceklere etkilidirler. Böcek tarafından zarar görmüş bitki dokusu etrafında, fizyolojik değişimler sonucunda protein yapısında maddeler birikmeye başlamaktadır. Solanaceae ve Leguminosae familyalarındaki proteinaz inhibitörleri bunlara örnek olarak verilebilir (Lindsey ve Jones, 1992). Son yıllarda bu proteinleri kodlayan genlerin bitkilere aktarılmasına çalışılmaktadır.

 

Virüslere dayanıklı genlerin özellikleri

Klasik ıslah çalışmaları sonucunda elde edilen virüse dayanıklı bitkiler zamanla virüsün genomik yapısında meydana gelen değişimler sebebiyle etkisiz hale gelebilmektedir. Örneğin Domates mozayik virüsü’ne dayanıklılık ile ilgili gen (Tm-2), virüsün transport proteininde iki aminoasidin yer değiştirmesi sonucu dayanıklı bitkilerde etkisini kaybetmiştir.

Aynı anda birden fazla virüs türüne dayanıklı bitkilerin elde edilmesi mümkün hale getirilmiştir. Domates lekeli solgunluk virüsü ve Şalgam mozayik virüsü genomlarına ait nükleotid dizilerini birlikte içeren kimerik bir gen bölgesi kullanılarak her iki virüse birden dayanıklılık özelliğine sahip bitkiler elde edilmiştir (Jan ve ark., 2000). Ayrıca, Domates mottle virüsü ve Domates sarı yaprak kıvırcıklık virüsü gibi birden fazla Geminivirüs için dayanıklı bitkilerin elde edilmesi yönünde çalışmalar devam etmektedir (Moffat, 2001).

 

KAYNAKLAR

  • Genetik Yapısı Degistirilmis Organizmalar (GDO) ve Tespit Yöntemleri  Ahmet OKUMUS Levent MERCAN  Ondokuz Mayıs Üniversitesi, Ziraat Fakültesi, Zootekni Bölümü, Biyometri- Genetik Anabilim Dalı
  • Gen Transfer Teknolojileri Korhan ARSLAN 1, Bilal AKYUZ 2
  • Erciyes Üniversitesi Veteriner Fakültesi, Genetik Anabilim Dalı, Kayseri-TÜRKİYE
  • Erciyes Üniversitesi Veteriner Fakültesi, Zootekni Anabilim Dalı, Kayseri-TÜRKİYE
  • Genetik Yapısı Değiştirilmiş Bitkiler ve Bitki Koruma Amaçlı Kullanımı Miray ARLI SÖKMEN Ondokuz Mayıs Üniversitesi Ziraat Fakültesi Bitki Koruma Bölümü, Samsun
  • Herbisitlere Dayanıklı Transgenik Bitkiler  Gizem Hacumuto Yıldız Teknik Üniversitesi Biyoloji Bölümü
  • Herbisitlere Dayanıklı Transgenik Bitkilerin Geliştirilmesi  ÖZGE ÇELİK Haliç Üniversitesi Moleküler Biyoloji ve Genetik Bölümü
x
Aklınıza bir soru mu takıldı ? Siz sorun uzmanlarımız cevap versin!

Güvenlik Kodu : 18501

(Güvenlik kodunu bu kutucuğa yazın!)

Aşılı Fide Kullanımının Faydaları

Aşılı Fide Kullanımının Faydaları

NEDEN AŞILI DOMATES FİDESİ Anaç olarak kullanılan çeşide göre değişmekle beraber genel olarak toprak kaynaklı şu hastalıklara karşı dayanım ve tolerans sağlar: Özellikle kış sezonu, olumsuz toprak koşullarında aşısız fide ile yapılan y...

Polen Nedir?

Polen Nedir?

Polen Nedir? Polen, (çiçek tozu) bitkinin erkek gametini (bu nedenle erkek DNA) dişi gamete taşıyan bir yapıdır. Polen, bu taşınma sırasında erkek gametini (sperm) çok iyi korumak zorundadır. Polenin dış duvarı eksin olarak adlandırılır...

Türkiyede Meyvecilik

Türkiyede Meyvecilik

Türkiye, dünya üzerinde uygun iklim kuşağındaki konumu itibariyle bahçe bitkileri yetiştiriciliği açısından üstün ekolojik avantaja sahiptir. Dünyada mevcut gen merkezleri arasında hem Yakındoğu ve hem de Akdeniz havzası içinde yer alan ...

Malçlama Ve Malç Tekstili

Malçlama Ve Malç Tekstili

Malç tekstilinin ne olduğunu anlatmadan önce bilmeyenler için malçlama” nedir kısaca bahsetmek yerinde olur sanırım. Malçlama en kısa tanımıyla toprak yüzeyinin ışık geçirmeyen bir materyalle örtülmesidir. Bundaki amaç yabanc...

Sonbahar Erken Donları

Sonbahar Erken Donları

SONBAHAR ERKEN DONLARI Ülkemizin özellikle İç ve Doğu Anadolu bölgelerinin 1500 m‘ye kadar yüksekliğe sahip olan kesimlerinde, sonbahar erken donları zaman zaman meyve ve sebze bahçeleri ile bağlarda henüz tam olarak olgunlaşmamış...

Buğdayda Kalite Özellikleri

Buğdayda Kalite Özellikleri

BUĞDAYDA KALİTE ÖZELLİKLERİ Hububat (tahıl) adı verilen taneleri unlu bitkiler botanikte buğdaygiller (Gremineae) familyasına girer. Dünyada en fazla üretilen ve tüketilen hububat çeşidi buğdaydır. 1- Buğday çeşitli iklim ve toprak...

Tarımsal Arazilerde Tuzlamanın Önlenmesi

Tarımsal Arazilerde Tuzlamanın Önlenmesi

Ülkemizin su ve toprak kaynakları potansiyeli sulama projeleri ile rasyonel bir şekilde değerlendirilerek, kuru tarım alanları sulu tarıma açılmış, tarımsal üretim önemli oranda artmıştır. Sulu tarıma geçiş, üretimde artış sağlamasına ka...

KULLANICI GİRİŞİ

Kullanıcı Adınız

Şifreniz

Üye Ol Şifremi Unuttum

SİTE İSTATİSTİKLERİ
  • Konular (4.435)
  • Resimler (5.663)
  • Dokümanlar (1.875)
  • Üyeler (15.860)
WWW.SORHOCAM.COM

Başka yerde arama, tarıma dair aradığınız her ne varsa burada! Tarım Haberleri, bitki hastalıkları, zararlıları, gübreleme, ilaçlama ve daha fazlası...