Doğal Alabalık Çalıştayı 22-23 Ekim 2009 BALIKLARDA BİYOTEKOLOJİK UYGULAMALAR VE HİBRİDASYO Yrd.Doç.Dr.adir Başçınar 1, *, Fatma Delihasan Sonay 2 1 Karadeniz Teknik Üniversitesi, Deniz Bilimleri Fak., Balıkçılık Tekn. Müh. Bölümü, Çamburnu, Trabzon. 2 Rize Üniversitesi, Su Ürünleri Fakültesi, Fener, Rize. * Özet Diğer sektörlerde olduğu gibi su ürünlerinde de temel amaç kısa sürede, verimli ve sağlıklı ürünler elde etmektir. Günümüzde kaliteli bireyler için üreme teknolojisi ve genetik mühendislik uygulamalarından yararlanılır. Bunlar biyoteknolojik uygulamalar ve hibridasyondur. Biyoteknoloji; su ürünlerinde birkaç farklı şekilde kullanılır. Bunlar cinsiyet kontrolü, kromozom manipulasyonu ve gen transferidir. Hibridasyon ise, farklı cins ve türlerin eşleştirilmesi ile yeni bireyler elde edilmesidir. Balık yetiştiricileri tarafından bu tekniğin uygulanmasındaki ana amaç, üstün özelliklerin (çevresel şartlara uygunluk, büyüme, yem değerlendirme, hastalıklara direnç, yüksek et verimi, vb) ön plana çıkarıldığı bireylerin üretilmesidir. Biyoteknolojik uygulamalar ve hibridasyonla elde edilen yavrular, yaygın olarak ebeveynlerine göre daha iyi karakterler göstermektedir. Bu bildiride adı geçen uygulamalara ait bilgilere yer verilmiştir. Anahtar Kelimeler: Balık yetiştiriciliği, biyoteknoloji, cinsiyet kontrolü, hibridasyon. Giriş Biyoteknoloji; hücre, doku ve organ kültürü, moleküler biyoloji, fizyoloji, biyokimya, mikrobiyoloji, moleküler genetik gibi doğa bilimleri ile temel mühendislik ve bilgisayar bilimlerinden yararlanarak, genetik ve moleküler DA teknikleriyle, canlıların genetik haritalarını çıkartmak, çoğaltmak, ıslah etmek, değiştirmek, geliştirmek, yeni ve az bulunan ürünleri yine canlılara (organizma, hücre ve dokulara) ürettirmek veya bunların daha fazla elde etmek için kullanılan teknolojilerin tümüdür (www.biyoteknoloji.gen.tr/ biyoteknoloji.htm). Birçok sektörde olduğu gibi su ürünlerinde de amaç; mümkün olan kısa sürede verimli ve sağlıklı ürün elde etmektir. Bu verimliliği elde etmek için ise daha iyi yem, büyüme hormonları, sağlık koşullarına özen gösterme, üreme teknolojisi ve genetik mühendislik uygulamalarından yararlanılır. Su ürünleri yetiştiriciliğinde biyoteknoloji birçok farklı noktada daha fazla ürün elde etmeye katkı sağlar; eşeysel olgunlaşma yaşını düşürür, organizmaların büyüme hızını, yumurta verimini ve larval safhadaki yaşama oranını artırır (Özdemir vd., 2007). Genetik mühendislik; kültürü yapılan canlının hastalıklara direncini, yemin ete dönüşüm etkinliğini ve etin kalitesini yükseltebilir ve bu nedenle su ürünlerinde biyoteknolojinin kullanılması gerekli olmaktadır (Şahin, 2003). Modern biyoteknoloji çalışmaları 1973 yılında Cohen ve arkadaşları tarafından (Diaz ve eira, 2005), su ürünleri yetiştiriciliğinde ise, 1980 li yılların ortasında, sentetik büyüme hormonları kullanılması ile başlamıştır (Şahin, 2003). Biyoteknolojik kullanımının yaygın şekli, hibridizasyon, tekcins ve steril (triploid) balık üretmede kullanılan genetik manipulasyonlardır. Tekcins populasyonun yetiştiricilikte tercih edilen bazı avantajları vardır: Kültürü yapılan bir çok türde dişi bireyler erkeklerden daha hızlı büyür ve daha az saldırgandır, bu nedenle dişi populasyon daha az stresli, dolayısıyla daha sağlıklı ve hastalıklara karşı daha dirençli olurlar. Bu özelliklerinden ötürü birçok türün yetiştiriciliğinde tüm dişi populasyonlar tercih edilir. Ancak tüm dişi 67
Balıklarda Biyoteknolojik Uygulamalar ve Hibridasyon populasyonların eşeysel olgunlaşma sürecinde aldıkları enerjinin büyük bölümünü gonad gelişimine harcaması et veriminde azalmaya yol açar. Bireyler steril hale getirilerek enerjinin üreme faaliyetlerine harcanması önlenebilir. Balık kültüründe uygulanan biyoteknolojik yöntemler üç başlığa ayırabilir (Özden vd., 2003): Cinsiyet kontrolü Kromozom manipulasyonu Gen manipulasyonu Cinsiyet Kontrolü Cinsiyetlerden birinin veya her ikisinin erken cinsi olgunluğa ulaşması ve bunun sonucu; büyüme, yem değerlendirme oranı, davranış, sağlık, vücut ve et renginde meydana gelen olumsuz değişikler nedeniyle cinsiyet kontrolü uygulamaları yapılır (Okumuş, 2008). Yetiştiricilikte tekcins veya steril populasyonlar üretmek için çeşitli teknikler kullanılabilir. Tek cinsiyetlilik, sterilizasyon, hibridizasyon, gynogenesis, androgenesis, poliploidi, cinsiyet dönüşümü bunlara örnek verilebilir (Dunham, 2004). Balıklarda embriyonik gelişme dış ortamda meydana geldiğinden yetiştiriciler suya veya yeme anabolik steroidler ilave ederek fenotipik cinsiyet elde edebilirler. Erken embriyolojik dönemde bir embriyo fenotipik olarak ovaryumlara, testislere veya her iki karakteri de ihtiva eden üreme sistemlerine sahip değildir ve bundan dolayı ne dişi ne de erkektir. Bu dönemde embriyo, testislerin ve ovaryumların embriyonal yapı taşlarını ihtiva eder. Bu aşamada embriyo totipotent olarak adlandırılır. Çünkü bu dönemde embriyo hem erkeğe hem de dişiye dönüşebilir. Embriyolojik gelişme esnasındaki belli bir dönem (bu dönem türler için farklılık gösterebilmektedir) bir veya birkaç gen serilerinden kimyasal bir işaret gelir ve bu işaret totiponent dokuyu hangi cinsiyete dönüştüreceğini bildirir. Bu meydana geldiğinde balık fenotipik dişi veya fenotipik erkek olur. Bundan sonra cerrahi müdahale gibi radikal teknikler dışında fenotipik cinsiyeti değiştirmek imkansızdır. Eğer balık bu periyot esnasında anabolik steroidleri absorbe eder veya yutarsa totiponent hücrelerin gelişimi sağlanmış olur (Mısıroğlu vd., 2000). Balıklarda cinsiyet kontolü üç farklı metotla yapılır. Bunlar; Dişileştirme Erkekleştirme Kısırlaştırma 1. Dişileştirme : Dişileştirme, yavruların ilk beslenmesinde 17β Estradiol uygulanması ile gerçekleştirilmektedir. Dişileştirme için diğer oestrojenler (ethyl-oesradiol) de kullanılmaktadır, ancak oestradiol ve oestron doğal olarak balıklarda bulunduğu için tercih edilen bir steroid değildir. Cinsiyet değişiminde oestradiol, genellikle oestrondan daha etkilidir. Çeşitli oestradiol seviyeleri ve uygulama periyotları kullanılmaktadır. Bir kg yem içindeki 20 mg lık hormon düzeyi birçok salmonid yavrusunun dişileştirilmesini temin etmektedir. Bütün uygulamalardaki en önemli nokta yavrunun yeterli düzeydeki hormonu ilk yemlemeden başlayarak eşeysel farklılaşma periyodu boyunca almasıdır. Bu period salmonidlerde muhtemelen 10 C de ilk beslenmeden sonraki 50 gündür (Emre ve Kürüm, 1998). Örneğin, Johnsone vd. (1978) gökkuşağı alabalıklarında yeme estrodiol katarak yaptıkları besleme sonucu %89 dişi, %9 erkek ve %2 hermafrodit birey elde etmişlerdir. Yine Johstone vd. (1979) kaynak alabalıklarında yapmış oldukları çalışmada ise yeme 20 mg kg -1 oranında 17-β Estradiol katarak yapmış oldukları çalışmada %99 dişi ve %1 hermafrodit birey 68
Doğal Alabalık Çalıştayı 22-23 Ekim 2009 bulduklarını bildirmişlerdir. Salmon yetiştiriciliğinde, olgunlaştıktan sonra ölen erkekleri elemine etmek için tümü dişi olan populasyonlar üretilmektedir (Turan, 2000). 2. Erkekleştirme: Endirekt cinsiyet değiştirme yönteminde tamamı dişi bireyleri elde etmek için fonksiyonel erkek (XX) bireylere ihtiyaç olduğundan, yumurtadan çıkmış ve besin kesesini tüketmiş olan balıkların kan dolaşımına 17α-metiltestosteron vermek gerekmektedir ve larvanın yediği ilk yeme karıştırılması ile sağlanmaktadır (Özden vd., 2003). Cinsiyet değişimi uygulanmış gökkuşağı alabalıklarında döl testi gereksizdir. Cinsiyet dönüşümü yapılmış erkek bireyler (XX erkekler) sperm kanalına sahip olmasına rağmen, bu balıklardan sperm alımı testis kesilerek yapılmalıdır. Cinsiyeti değişmiş ergin balığın rengi diğerlerinden daha koyudur. Yine cinsiyeti değişmiş balıkta genellikle bir tek testis bulunur ve normal erkeğin testisinden daha büyük yapıdadır ve normal erkeğin testisi kadar sperm üretecek durumdadır (Mısıroğlu, 2000). 3. Kısırlaştırma : Kısır balık üretimi kromozom sayılarının değiştirilmesi ile gerçekleştirilir. Döllenmeden kısa bir süre sonra yumurtalara çevresel şoklardan birinin uygulanmasıyla meydana getirilir. Triploidizasyon ve radyasyon uygulamaları içinde geçerli kısırlaştırma metodu triploidizasyon işlemidir. Kısırlaştırmada amaç metabolik enerjinin gamet gelişimi yerine büyümeye harcanmasını sağlamaktır. Bunun sonucunda balıklarda üreme aktivitesinin büyüme, yaşama ve et kalitesi üzerindeki olumsuz etkilerinin önlenebilmektedir (Yeşilayer vd., 2008). Kromozom Manipulasyonu Balıklarda dış döllenme meydana geldiğinden kromozom setlerinin manipulasyonuyla kromozom sayısını kısmen değiştirmek kolaydır (Turan, 2000). Balık hücrelerinin çoğu ebeveynlerinden gelen 2 kromozom setine sahiptir. Gametlerde bu sayı yarıya düşer, ebeveynlerden gelen setlerden sadece biri döllere geçer. Bu indirgeme işlemi, kromozom manipulasyonlarının anlaşılmasında temel noktadır. ormal fertilizasyonda haploid sperm yumurtayı döllerken maternal setlerden birisi ikinci mayotik bölünmenin tamamlanmasıyla kaybolur ve böylece başlangıçtaki embriyonik hücre 1 anneden ve 1 babadan olmak üzere 2 kromozom seti içerir (Özden vd., 2003). Kromozomlara bölünme esnasındaki mayotik ve mitotik olaylara farklı amaçlar doğrultusunda yapılan çeşitli manipulasyon işlemleri vardır. Bu manipulasyon işlemleri; ginogenez (mayoginogenez ve mitoginogenez), androgenez, triploidizasyon ve tetraploidizasyon teknikleridir (Şekil 1). Kromozom sayılarını değiştirmek için kullanılan çeşitli çevresel şoklar vardır. Bunlar; sıcaklık şoku (soğuk veya sıcak), hidrostatik basınç, kimyasallar (kolşisin (Colchicine), Sitokalasin B (Cytochalasin B), 2 O (Diazot Monoksit)) dır. Bu yöntemlerden en verimlisi basınç şokudur (Okumuş, 2008). 1. Ginogenez : Ginogenez, balıkların kromozomlarını sadece anneden almasının sağlanmasıdır ve yumurtalarda embriyonik gelişimin sperm tarafından tetiklenip hiçbir şekilde sperm kalıtım materyalinin katkısı olmadan sürdürmesidir (Şekil 2). Ginogenezdeki amaç, akraba hatların ve tek cinsiyetli populasyonların üretimidir. Ginogenezde yumurtaların döllenmesinde genetik materyali yok edilmiş spermatozoitler kullanılır. Spermatozoitlerin genetik materyalinin nötralize edilmesinde, γ-ışınları, X-ışınları ve Ultraviyole (UV) kullanılır. Bunlardan en çok, ucuz ve kullanışlı olması nedeniyle ultraviyole tercih edilmektedir (Chourrout 1982; Özden, vd., 2003). 69
Balıklarda Biyoteknolojik Uygulamalar ve Hibridasyon Spermlerin kalıtım materyali yok edildiğinden farklı balık türlerinden alınan spermler de yumurtaların döllenmesinde kullanılabilir. Yumurtaların aktive edilmesi için UV radyasyonlu sperm kullanımıyla yapay bir üreme gereklidir ve ardından embriyonun diploidlik durumunu tekrar sağlamak için fiziksel veya kimyasal şok uygulamaları gerekmektedir. Bu şoklar, mikrotübülleri tahrip ederek çekirdeksel bölünmeyi engeller. Çevresel şokun uygulanmadığı durumlarda haploit embriyolar deforme özellikte olur (Özden vd., 2003). Şekil 1. Balıklarda kromozom set manipulasyonu (Bromage ve Roberts, 1995). Sperm Şok: Sıcaklık, basınç veya kimyasal Yumurta 2 Şekil 2. Mayotik ginogenez üretimi (Lutz, 2001). Bu tür çalışmalarda mayoginogenez ve mitoginogenez olmak üzere iki farklı yöntem uygulanmaktadır. Mayoginogenez, ikinci kutup hücresinin çıkışının önlenmesiyle gerçekleşir. Yumurta, kromozom materyali elimine edilmiş olan spermatozoa tarafından döllenir. Bir müddet sonra 70
Doğal Alabalık Çalıştayı 22-23 Ekim 2009 ikinci kutup hücresinin çıkışının önlenmesi amacıyla şoka tabi tutulur ve böylece iki kromozom setli mayotik ginogenot embriyolar meydana gelir (Şekil 2) (Galbusera vd., 2000). Mitoginogenez tamamıyla homozigot döller üretir, çünkü genomun dublikasyonundan sonra ilk mitotik bölünmenin engellenmesiyle gerçekleştirilir (Şekil 3). Bu üreme metodu kullanılarak iki nesil sonrasında genetiksel olarak benzer balıkların homozigot akrabalı hatları sağlanabilmektedir (Özden vd., 2003). 2. Androgenez : Androgenez, ginogenesden farklı olarak yumurtanın genetik materyalinin elimine edilmesinin ardından, döllenip embriyo gelişiminin spermatozoanın kromozom setinden devam etmesidir (Purdom, 1993). Androgenetik zigot ilk bölünmeyi geçireceği zaman şok uygulanır ve hücre bölünmesi engellenir (Şekil 4). Böylece bireylerde babadan gelen kromozom setlerine sahip olmuş olur (Lutz, 2001). Döllenmiş yumurtada anneden gelen nükleer DA iyonize veya ultraviyole radyosyonla başarıyla yok edilir (Devlin ve agahama, 2002). Örneğin; alabalık (Thorgaard, 1992), mersin balığı (Grunina ve ejfakh, 1991), sazan (Bongers vd., 1994). 2 Polar cisimcik Mitotik Ginogenez 2 Şok: Sıcaklık, basınç veya kimyasal. Mitos bölünme Şekil 3. Mitotik Ginogenez üretimi (Lutz, 2001). 2 Polar cisimcik 2 Şok: Sıcaklık, basınç veya kimyasal. Mitos bölünme Şekil 4. Androgenetik üretim (Lutz, 2001). 71
Balıklarda Biyoteknolojik Uygulamalar ve Hibridasyon Kendi kendini eşleyen kromozomlar tek bir kromozom takımından geldiğinden yüksek derecede akrabadır ve %100 homozigottur. Böyle balıklarda ölüm oranı yüksektir, çünkü herhangi bir mutant çekinik allel mevcut ise açığa çıkmaktadır (Özden, vd., 2003). 3. Triploidizasyon : Triploidizasyon tekniğinde ana hedef normal spermatozoalar kullanılarak steril balığı üretmektir. Döllenmeden hemen sonra çevresel şok ile triploid üretilerek kısırlık sağlanabilir (Dunham, 2004). Triploidliğin sağlanması, ikinci mayoz bölünme bloke edilip, ikinci kutup hücresinin döllenmeden sonra tutulması ile sağlanabilmektedir (Şekil 5) (Yeşilayer vd., 2008). Sperm Şok: Sıcaklık, basınç veya kimyasal Yumurta 3 Şekil 5. Triploid üretimi (Lutz, 2001). Triploid uygulaması esnasında yapılan şoklamada, sıcak veya soğuk şok, hidrostatik basınç ve kolşisin, sitokalasin B, 2 O gibi kimyasallar kullanılır. Triploidler ayrıca tetraploid ve diploid çiftleşmesinden de üretilebilir (Okumuş, 2008). Yetiştiricilikte triploid balıkların diploidlere kıyasla bazen önemli derecede daha iyi yaşama oranı, büyüme oranı ve yem dönüşüm oranı sergiler. Ayrıca gonad gelişimi olmadığı için gonad gelişimi için harcanacak olan enerji büyümeye harcanır (Thorgaard, 1986), ancak bu özellikler eşeysel olgunlaşmanın başlangıcına dek kendini göstermemektedir. Arai ve Wilkins (1987), Salmo trutta da farklı sıcaklıklarda, döllenmeden sonra farklı dakikalarda ve faklı sürelerde şok uygulamışlar ve farklı triploid oranları elde edilmişlerdir. Döllenmeden 10 dakika sonra 32 C de 6 dakika şok uygulamasında %100; 29 C de 5, 15 ve 30. dakikalarda 10 dakika şok uygulamasında ise sırasıyla %88.2, 90.9 ve 81.8 başarı bildirilmiştir (Tablo 1) (Arai ve Wilkins, 1987). Triploidizasyon uygulamaları yetiştiriciliği yaygın olan salmonlarda steril birey üretimi için kullanılmaktadır ve akuakültür endüstrisi açısından birçok pratik avantajlar sunmaktadır. Aynı zamanda kısır balıklar parlak gümüşi renklerini korurlar ve tüketici tarafından daha yüksek bir kalite olarak kabul görür. Triploidizasyon ayrıca, eşeysel olgunluğa ulaşan salmonlarda üreme sonrası görülen ölümleri ve düşük et kalitesini engelleyebilir. Ayrıca, triploidizasyon yoluyla üretilen steril salmonlar, ergin boya geldiklerinde morfolojik olarak diploid balıklarla aynıdır ve entansif kültür şartları altında fonksiyonları normaldir. Yapılan araştırmalar göstermiştir ki, erkek triploid balıklar olgunlaşmakta ve gamet üretmektedir, ancak bu spermler anöploid kromozom komplementleri taşıdığından yaşayabilir döl verme yeteneğinden uzaktır. Triploid dişiler 72
Doğal Alabalık Çalıştayı 22-23 Ekim 2009 kısırdır ve çoğunlukla bağ dokudan ibaret olan ovaryumlarında birkaç olgunlaşmamış yumurta hücresi bulunur (Özden, 2003). Tablo 1. Salmo trutta da sıcaklık şoku ile triploid yumurta üretimi (Arai ve Wilkins, 1987). Deney Sıcaklık ( C) Süre (dakika) Yumurta sayısı Döllenme oranı (%) Ploidi düzeyi Döllenme sonrası süre (dakika) n 2n 3n Toplam Triploid oranı (%) 1 Kontrol - - 150 98.0 0 7 0 7 0 29 10 5 350 57.1 1 2 15 18 88.2 29 10 15 475 20.4 2 1 10 13 90.9 29 10 30 590 22.7 1 2 9 12 81.8 29 10 45 200 18.0 4 3 10 17 76.9 29 10 60 130 77.0 3 8 2 13 20.0 29 10 90 200 97.0 1 5 0 6 0 29 10 120 80 82.5 1 4 0 5 0 29 10 300 130 40.8 0 5 0 5 0 29 10 360 110 67.3 0 4 0 4 0 2 Kontrol - - 198 50.0 - - - - - 26 5 10 168 71.4 0 4 0 4 0 26 15 10 21 0 0 8 1 9 11.1 26 30 10 30 0 0 3 4 7 57.1 3 Kontrol - - 250 91.0 0 3 0 3 0 29 5 10 250 74.0 0 2 2 4 50.0 29 15 10 225 31.1 3 3 5 11 62.5 29 30 10 186 0 - - - - - 4 Kontrol - - 100 95.0 0 9 0 9 0 29 10 10 170 35.3 2 3 5 10 62.5 5 Kontrol - - 150 96.7 0 5 0 5 0 32 3 10 240 83.3 0 9 1 10 10.0 32 6 10 225 31.1 3 0 5 8 100.0 32 12 10 300 0 0 1 5 6 83.3 Triploidlerin tanımlanmasında birkaç metot vardır: Triploitlerin kromozom sayısının belirlenmesi. Hücrelerin ve nukleuslarının boyutları (en yaygın kullanılan kırmızı kan hücresi yani eritrositlerin büyüklüğüdür). Eritrosit çekirdek hacminin incelenmesi ve hücre yoğunluğunun analizi (Coulter sayıcı kullanılması). Eritrosit çekirdeğindeki DA içeriğinin flow sitometri yoluyla belirlenmesi. Elektroforez kullanılması. Gonad dokusunun histolojik olarak analiz edilmesi. 4. Tetraploidizasyon : Tetraploidizasyonda amaç dört kromozoma sahip balık üretim işlemidir. Ayrıca tetraploid balıklar diploid balıklarla çaprazlandığına triploid bireylerin elde edilebilir. ormal bir yumurtanın aktif bir spermatozoa tarafından döllendikten sonra ilk mitotoik bölünme esnasında şok uygulanması ile 4 kromozomlu bireyler elde edilir (Şekil 6). Diploid dişilerin tetraploid erkekler tarafından döllenme oranı normal erkeklere kıyasla daha düşüktür. Bu, spermatozoitin çapıyla ilgili bir durumdur. Dolayısıyla tetraploid dişilerin diploid erkekler tarafından döllenmesi daha mantıklıdır. Bununla birlikte, tetraploid üretimi kolay değildir, ancak gökkuşağı alabalıklarında tetraploid üretimi gerçekleştirilebilmiştir (Dunham, 2004). 73
Balıklarda Biyoteknolojik Uygulamalar ve Hibridasyon Gen Manipulasyonu Gen manipulasyonu, bir veya birkaç genin bir hayvandan diğerine transfer edilmesiyle yapılan moleküler bir tekniktir. Transgenik organizma oluşturmak için bir türden başka bir türe gen transferi yapılır. Amaç; daha büyük ve daha iyi büyüyen, yemi ete daha iyi dönüştüren, hastalıklara dirençli, düşük oksijen seviyesine dayanıklı bireyler elde etmektir. Örneğin; bazı balık türleri kutuplarda hayatta kalmalarına olanak sağlayan bir protein bulundururlar. Bu gen diğer balıklara transfer edildiğinde soğuk sulara dayanıklı olurlar (Ag- West Biotech Inc., 1998). Balık genetik materyalinin transferi için iki temel teknik vardır. Birincisi mikroenjeksiyondur; genetik materyal yeni döllenmiş yumurta içerisine enjekte edilir. Ancak bu yöntem oldukça zaman alıcıdır. Bu yüzden araştırmacılar elektroporasyon yöntemini kullanmaktadır. Bu yöntemde ise genetik materyal veya DA aktarılması balık embriyoları içerine bir elektrik akımının kullanılması ile yapılmaktadır (Ag-West Biotech Inc., 1998; Assem ve El-Zaeem, 2005). Balıklar, transgenik hayvan çalışılmasına oldukça uygun canlı materyallerdir, çünkü tek bir dişi balık türe göre değişmekle birlikte binlerce farksız yumurta üretir, yumurtalarda dış döllenme olur, makroskobik elle müdahaleye toleranslıdır, mikroenjeksiyonda standart mikromanipulatörler kullanılır ve inkübe edilmesi kolay olduğundan enjekte edilen embriyolar, memelilerde gerektiği gibi kompleks manipulasyonlar gerektirmez. Ayrıca, DA sitoplazma içine enjekte edilmesine karşın transgenik balıklarda DA entegrasyon oranı (%10-70) oldukça yüksektir (Özden vd., 2003). 2 Polar cisimcik 2 Tetraploid 4 Yumurta Şok: Sıcaklık, basınç veya kimyasal. Mitos bölünme 2 2 Şekil 6. Tetraploid üretimi (Lutz, 2001). Hibridasyon Hibridasyon, farklı cins ve türlerin eşleştirilmesi ile yeni bireyler elde edilmesidir. Balık yetiştiricileri tarafından bu tekniğin uygulanmasındaki ana amaç, üstün özelliklerin (çevresel şartlara uygunluk, büyüme, yem değerlendirme, hastalıklara direnç, yüksek et verimi, vb) ön plana çıkarıldığı bireylerin üretilmesidir. Yaygın olarak yavrular, ebeveynlerine göre daha iyi karakterler göstermektedir (Bartley vd., 2001). Hibridasyon üzerine ilk yapılan çalışmalar çoğunlukla Salmonidler üzerinedir, ancak bu türler yatiştiricilik açısından ticari avantaj sağlayamamıştır. Ancak ilerleyen biyoteknolojik teknikler sayesinde bu türlerin öne çıkan özellikleri üzerine çalışmalar sürmektedir (Bartley vd., 2001). 74
Doğal Alabalık Çalıştayı 22-23 Ekim 2009 Alabalıklarda uygulanan hibridasyonlar aşağıdaki tabloda verilmiştir (Tablo 2). Ancak yetiştiricilikte kullanılan hibrid bireylere yaygın olarak rastlanmamaktadır. Ülkemizde Salmonidler üzerine yapılan türler arası hibridasyon çalışmaları, Alp alası (Salvelinus alpinus) ile dere alabalığının (Salmo trutta fario) (Hisar vd., 2003) ve Karadeniz alabalığı (Salmo trutta labrax) ile kaynak alabalığının (Salvelinus fontinalis) eşleştirilmesi (Şekil 7) (Başçınar vd., 2010a) olarak görülmektedir. Karadeniz alabalığı ile kaynak alabalığı eşleştirmesi ile elde edilen hibrid yumurtaların yaşama oranının düşük olduğu, yumurtadan çıkış süresinin kaynak alabalığı ile benzer olduğu (Başçınar vd., 2010b), net et veriminin ise kaynak alabalığına oranla yüksek olduğu belirlenmiştir (Başçınar vd., 2010a). Tablo 2. Hibrid salmonidler (Bartley vd., 2001). Türler Açıklama Salmo trutta x Salvelinus fontinalis Kaplan alabalığı olarak bilinir. Doğal ortamda da gerçekleşebilmektedir. Kısırdır. Kuluçkada yaşama oranı düşüktür. İyi büyüyebilmektedir. Et verimi yüksektir. Balıklandırma amaçlı kullanılmaktadır. Salmo salar x Salmo trutta Triploid yumurtanın yaşama oranı yüksektir. Kısırdır. Salvelinus namaychus x Salvelinus fontinalis Yaygın adı Splake. Hızlı büyüyebilmektedir. Asidik sulara toleranslıdır. Oncorhynchus mykiss x Salvelinus sp Hastalıklara karşı dirençlidir. Oncorhynchus mykiss x Salmo trutta - a b c Şekil 7. Dişi Karadeniz alabalığı (a), erkek kaynak alabalığı (b) ve hibrid balık (c) (Başçınar vd., 2010a). Kaynaklar Ag-West Biotech Inc., 1998. Biotechnology in Aquaculture: The Future of Fish Farming. The Agbiotech Infosourse. Issue: 33, February 1998. Arai, K. ve Wikins,.P., 1987. Triplodization brown trout (Salmo trutta) by Heat Shocks. Aquaculture 64 (2) 97-103. Assem, S.S., El-Zaeem, S.Y., 2005. Application of biotechnology in fish breeding. II: production of highly immune genetically modified redbelly tilapia, Tilapia zilli. African Journal of Biotechnology, 4 (5) 449-459. 75
Balıklarda Biyoteknolojik Uygulamalar ve Hibridasyon Bartley, D.M., Rana, K., Immink, A.J., 2001. The use of inter-specific hybrids in aquaculture and fisheries. Reviews in Fish Biology and Fisheries, 10, 325-337. Başçınar,., Okumuş, İ., Öğüt, H., Kocabaş, M., Şahin, Ş.A, 2010a. Kaynak Alabalığı (Salvelinus fontinalis) ve Doğal Alabalık (Salmo trutta) Hibridlerinin Yetiştiricilik Potansiyelinin İrdelenmesi, KTÜ Bilimsel Araştırma Projeleri Birimi, Proje no: 2006.117.001.06, Trabzon (Basılmamış). Başçınar,., Kocabaş, M., Şahin, Ş.A., Okumuş, İ., 2010b. Comparison of hatching performances and yolk sac absorptions of Black Sea trout (Salmo trutta labrax Pallas, 1811), brook trout (Salvelinus fontinalis Mitchill, 1814) and their hybrids, Kafkas Univ. Vet. Fak. Derg. (Baskıda). Bromage,.R., Roberts, R.J., 1996. Broodstock Management and Egg and Larval Quality. Blackwell Science, Oxford, UK, pp. 424. Bongers, A.B.J., Veld, E.P.C., Abo-Hashema, K., Bremmer, I.M., Eding, E.H., Komen, J., Richter, C.J.J., 1994. Androgenesis in common carp (Cyprinus carpio L.) using UV irradiation in a synthetic ovarian fluid and heat shocks. Aquaculture, 122, 2 3. Bye, V.J., Lincoln, R.F. (1986) Commercial methods for the control of sexual maturation in rainbow trout (Salmo gairdneri R.). Aquaculture, 57, 299 309. Chourrout, D., 1982. Gynogenesis caused by ultraviolet irradiation of salmonid sperm. J. Exp. Zool. 223, 175-181. Devlin, R. H., agahama, Y., 2002. Sex determination and sex differentiation in fish: an overview of genetic, physiological and environmental influences. Aquaculture, 208, 191 364. Díaz,.F., eira, R., 2005. Biotechnology Applied to Aquaculture I. Classic Biotechnologies Applied to the Reproduction of Cultivated Species, Cien. Inv. Agr. 32 (1) 39-52. Dunham, R.A. 2004. Aquaculture and Fisheries Biotechnology. Genetic approach. CABI Publishing. USA. Emre, Y., Kürüm, V., 1998. Havuz ve Kafeslerde Alabalık Yetiştiriciliği Teknikleri. MİPA Matbaacılık, Ankara. Galbusera, P., Volckaert, F.A.M., Ollevier, F., 2000. Gynogenesis in the African catfish Claris gariepinus (Burchell, 1822) III. Induction of endomitosis and the presence of residual genetic variation. Aquaculture, 185, 25-42. Grunina, A.S., ejfakh, A.A., 1991. Induction of androgenetic diploid in Siberian sturgeon Acipenser baeri Brandt. Ontogenez, 1, 53 56. Hisar, S. A., Yanik, T., Hisar, O., 2003. Hatchery and growth performance of two trout pure breeds, Salvelinus alpinus and Salmo trutta fario, and their hybrid. The Israeli Journal of Aquaculture- Bamidgeh, 55 (3), 154-159. Johnstone, R., Simpson, T.H., Youngson, A.F., 1978. Sex reversal in salmonid culture. Aquaculture, 13:115-134. Johnstone, R., Simpson, T.H., Walker, A.F., 1979. Sex reversal in salmonid culture. Part III. The production and performance of all female populations of brook trout. Aquaculture, 18, 241-252. Lutz, C. G. 2001. Practical genetics for aquaculture. Blackwell Science, 235 p. Marengoni,.G., Onoue, Y., 1998. Ultraviolet-induced androgenesis in ile tilapia, Oreochromis niloticus (L.), and hybrid ile_blue tilapia, O. aureus (Steindachner). Aquacult. Res., 29, 359 366. Mısıroğlu, F., Akyurt, İ. ve Yılmaz, E. 2000. Damızlık balık yönetiminde biyoteknoloji. Su Ürünleri Sempozyumu. 20-22 Eylül, Sinop, 28-49. Okumuş, İ., 2008. Deniz Balıkları Yetiştiriciliği Ders otları, KTÜ Deniz Bilimleri Fakültesi, Trabzon. Özden, O., Güner, Y., Kızak, V., 2003. Tatlısu balık kültüründe uygulanan bazı biyoteknolojik yöntemler. Ege Üniversitesi Su Ürünleri Dergisi, 20 (3-4) 563-574. Özdemir,., Alak, G., Çiltaş, A. 2007. Rotifer Kültüründe Biyoteknolojik Çalışmalar. Ulusal Su Günleri, 799-806. Rothbard, S., Rubinshtein, I., David, L., Shelton, W.L., 1999. Ploidy manipulations aimed to produce androgenetic Japanese ornamental (koi) carp, Cyprinus carpio L. The Israeli Journal of Aquaculture- Bamidgeh, 51, 26 39. Şahin, T., 2003. Su ürünleri yetiştiriciliğinde biyoteknoloji. SUMAE Yunus Bülteni, 3,1, 2-5. Thorgaard, G.H., 1986. Ploidy manipulation and performance. Aquaculture, 57, 57 64. Thorgaard, G.H., 1992. Application of genetic technologies to rainbow trout. Aquaculture, 100, 85 97. Turan, C., 2000. Su ürünlerinde biyoteknoloji ve kullanım alanları. IV. Su Ürünleri Sempozyumu. 28-30 Haziran, Erzurum. www.biyoteknoloji.gen.tr/biyoteknoloji.htm Yeşilayer,., Doğan, G., Karslı, Z., Aral, O., 2008. Triploid alabalık üretimi. I. Ulusal Alabalık Sempozyumu. 14-16 Ekim, Isparta. 76