Bitkilerde Transgenik Teknolojisi

Genetik mühendisliğindeki gelişmeler, çeşitli bitkilerin farklı türlerini melezleştirerek ve ana bitkinin istenen birçok özelliğini ortaya çıkararak yeni türlerin oluşumuna yol açmıştır. Bitki, hayvan ya da mikroorganizmalarda, canlıların bütün özellikleri hücrenin içinde bulunan DNA molekülünde kodlanmıştır.

DNA moleküllerinin düzeninde yapılan değişiklikler, bir canlının çeşitli özelliklerinin de değişmesine neden olmaktadır. Canlıların genetik özellikleri, bir canlının DNA’sının belli bir bölümünde değişiklik yapılarak ya da bir canlıya başka bir canlı türüne ait bir gen aktarılarak değiştirilebilmektedir. Bu yolla genetik özellikleri değiştirilmiş ürünlere “transgenik” ya da “gen aktarımlı” ürünler adı verilmektedir. Genetik mühendisliği en fazla umut bağlanan ve aynı ölçüde de tartışılan bir yöntemdir. Ancak, genetik mühendisliği teknikleri diğer moleküler ıslah yöntemleriyle birlikte kullanıldığında  hastalık ve zararlılara; kuraklık ve tuzluluk gibi çevre koşullarına dayanıklı, bitki besin maddeleri içeriği iyileştirilmiş yüksek kaliteli ve verimli yeni çeşitlerin geliştirilmesi için bitki ıslahçılarına büyük kolaylıklar sağlayacaktır.

Tarıma olan bilimsel yaklaşım, 18. yy da bitki gelişimi problemlerine olan ilginin artmasını sağladı. Bunun akabinde ise 1790’larda Knight, tahıllarda ilk melezleme çalışmasını bildirdi. Mendel kanunlarının yeniden keşfi ile İngiltere başta olmak üzere birçok ülkede bitki ıslahı okulları gelişmeye başladı. 20. Yy’ın başlarında gerçekleşen bu gelişim ile Darwin ve Mendel’in temel keşifleri, bitki ıslahı ve genetiğinin temellerini oluşturdu. Kavramsal olarak bitki ıslahı basitçe: en iyi ebeveynleri tanımlamayıp seçmek ve onları çaprazlamaktır. Benzer şekilde geleneksel bitki ıslahı ile biyoteknoloji, genomik araştırmalar ve moleküler işaretleyici uygulamalarındaki gelişimle birlikte moleküler bitki ıslahı için temel oluşturdu.

Gen aktarımı çalışmaları ilk olarak 1953’te DNA molekülünün yapısının keşfedilmesiyle başlamış ve Transgen entegrasyonunu ve ifadesini doğrulamak için belirteçlerin ve moleküler araçların olmamasına rağmen böyle deneylerin sonucu netleşmediği halde, 1960’lı yıllarda bitkilerde DNA transferi denenmiştir. 1970’lerde Stanford Üniversitesi’nden araştırmacılar iki farklı canlının DNA’sını birleştirmenin yolunu bularak ilk rekombinant DNA molekülünü oluşturmuşlardır. Gıdalardaki genetik mühendisliği uygulamaları ise 1960’larda başlamıştır. 1967’de yüksek kuru madde içeriğinden dolayı cips yapımı için uygun olan Lenape Patates olarak adlandırılan bir tür patates geliştirilmiştir. Bundan iki yıl sonra, bu yeni patates türü solonin adı verilen bir toksin ürettiği için piyasadan çekilmiştir. Genetik olarak modifiye edilmiş patateste böyle bir toksinin gelişmesi bitki ve hayvanlardaki genetik değişikliğin umulmadık olumsuz değişikliklere sebep olabileceği şüphesini doğurmuştur.

Bitki biyoteknoloji ise 1980’lerin başında gelişmeye başladı. 1990’ların başında da ilk ticari Transgenik bitki üretimi başladı. O zamanlardan bugüne, Transgenik bitkilerin benimsenmesi büyük hızla arttı ve 2008 yılında yapılan bir çalışmada Transgenik bitkiler dünyada ki sürülebilir toprakların yaklaşık %9’unda yetiştirildiği ortaya kondu. Ekilen bu transgenik bitkilerin çoğunluğu soya, pamuk, mısır ve kanoladan oluşuyor. Buna karşılık buğdayda ticari olarak ekilen Transgenik bir çeşit bulunmamaktadır.

Bitki biyoteknolojisi, bilinenlerin yanında bilinmeyen işlevlerin genlerini de bitkilere aktaran klasik ıslah tekniklerinin aksine, bilinen tek bir genin mevcut çeşitlere aktarılmasına izin veren daha kesin yöntemlerle, bitkilerin gelişmesini sağlar.

Transgenik bitkiler, Agrobacterium aracılı transformasyon ve diğer doğrudan DNA transfer yöntemleri kullanılarak üretilir. Böceklere, hastalıklara ve herbisitlere direnç kazandıran bir dizi transgen, bitki ve bakteriyel sistemlerin geniş bir yelpazesinden alıcı bitkilere aktarılır. Aktarım sonucu oluşan ürün Transgenik bitki adını alır.  Kültürlenmiş hücrelerden bitki rejenerasyonu, verimli vektör yapıları ve işaretleyici genlerin bulunması ve biyolistik dönüşüm yöntemi, 100’den fazla türde transgenik bitki üretilmesine imkân sağlamıştır.  Transgenik bitki üretilmesinde kullanılan çeşitli yöntemler mevcuttur. Bu yöntemler; Agrobacterium aracılı gen transferi, Doğrudan gen transferi, Polietilen glikol (PEG) aracılı gen aktarımı, Elektroporasyon, Mikroenjeksiyon, Bacillus thruingiensis (Bt) genleri, Mikropartikül bombardımanı, Plasmid kürleme ve konjugal transfer, Rekombinant DNA teknolojisidir.

2010 yılı itibarı ile 29 ülkede 15.4 milyon çiftçi toplam 148 milyon hektar transgenik çeşitlerin ekimini yapmıştır. Ekilen alanların %52’si Endüstriyel ülkelere %48’i ise Gelişmekte olan ülkelere aittir. ABD 66.8 milyon hektarlık alanla 1. sırada, Brezilya 25.4 milyon hektarla 2. sırada, Arjantin 22.9 milyon hektarla 3. sırada yer almaktadır

2015 verilerine göre ekilen 111 milyon hektar Soyanın %83’lük (92.1 milyon hektar) kısmı transgenik soya olarak istatistiklerde yer alıyor. 24 milyon hektarda üretimi yapılan transgenik Pamuk ise toplam ekilen alanın %78’ini oluşturmakta. Toplamda 185 milyon hektar alana ekilen Mısırda %29’luk (53.6 milyon hektar) pay transgenik Mısıra aittir. Bu ürünlerde toplamda ekilen alan 364 milyon hektar iken bunun %49’u (179.7 milyon hektar) transgenik bitki ekilen alandır.

Bitki transformasyonu günümüzde temel ve uygulamalı bitki moleküler biyolojisinde en önemli araçlardan biridir. Bununla birlikte, transformasyon protokolleri sürekli olarak iyileştirilmesine rağmen, transformasyonun tam potansiyeli çoğu tür için henüz ileri seviyelerde değildir ^[1]Çetiner, S., & Tuzla, İ. (?). Türkiye ve Dünyada Tarımsal Biyoteknoloji ve Gıda Güvencesi: Sorunlar ve Öneriler.^[2]Lupton, F. G. H. (1987). History of wheat breeding. In wheat breeding (pp. 51-70). Springer Netherlands.^[3]Moose, S. P., & Mumm, R. H. (2008). Molecular plant breeding as the foundation for 21st century crop improvement. Plant physiology, 147(3), 969-977.^[4]Oksman-Caldentey, K. M., & Barz, W. H. (Eds.). (2002). Plant biotechnology and transgenic plants (Vol. 92). CRC press.^[5]Karaoğlu, M. M., & Kotancılar, H. G. (2007). Transgenik Tahıllar. Gıda Dergisi, 32(1).^[6]Qaim, M. (2009). The economics of genetically modified crops. Annu. Rev. Resour. Econ., 1(1), 665-694.^[7]Babu, R. M., Sajeena, A., Seetharaman, K., & Reddy, M. S. (2003). Advances in genetically engineered (transgenic) plants in pest management—an over view. Crop protection, 22(9), 1071-1086.^[8]James, C. (2015). 20th Anniversary (1996 to 2015) of the Global Commercialization of Biotech Crops and Biotech Crop Highlights in 2015. IthacaNova Yorque: ISAAA

[cite]