AĞAÇ ISLAHI PROF. DR. İBRAHIM TURNA
2. Melezleme Islahı: Kalıtsal karakterleri farklı olan iki bireyin çaprazlanmasıyla oluşan bireylere "Melez (Hibrid)" denir. MELEZ", birbirinden farklı iki ırka ya da farklı iki türe ait bireylerin çaprazlanmasıyla ortaya çıkar. Ana amacı; biyotik ve abiyotik etkenlere dayanıklı üstün nitelikli birey ve populasyonlar elde etmenin yanı sıra, odun verimi açısından verim gücü yüksek orman kuşakları yetiştirmektir. melezleme işareti X simgesi ile gösterilir ve çaprazlamada kullanılan ilk isim ana ebeveyni, ikinci gelen isim de baba ebeveyne aittir.
Çaprazlama, aynı tür içinde (Picea orientalis x Picea orientalis) olabileceği gibi ki bu durumda Tür içi melezleme, farklı türler arasında da (Larix leptolepis x Larix decidua)olabilir ki buna da Türler arası melezleme denir. Populus deldoides x P. nigra = P. euramericana Aynı türün farklı yetişme muhiti ırkları arasında olursa bu tip tür içi melezlemeye Irk melezlemesi, iki farklı cins arasında olursa Cinsler arası melezleme söz konusudur. Çin de Populus x Salix çaprazlaması ile elde edilen klona Popularis ismi verilmiştir. Melezleme doğada kendiliğinden olabileceği gibi (doğal hibrid), belli bir amaç için yapay olarak gerçekleştirilirse, buna yapay hibrid veya kontrollü melezleme denir.
Melezlemede başarılı olmak için türlerin erkek ve diş üreme organlarının iyi bilinmesi, tanınması gereklidir. Yapay döllenme çalışmaları; Dikili ağaçlarda, Aşılı ağaçlarda (tohum bahçeleri), Kesilmiş dallar üzerinde yapılabilir. Çf de 1,2 ve 3 yıllık kozalak
Ladinde dişi çiçek kurulu Çs de erkek çiçek
döllenmiş dişi çiçek-kozalak (Larix) pollen dağılımını yapmış erkek çiçek (duglas), polen kabul etmiş dişi çiçek (duglas)
Döllenmiş dişi çiçek ve polen dağılımını yapmış erkek çiçek (Kn) erkek çiçek (huş) döllenmiş dişi çiçek (huş)
Sıtka ladininde; pollen dağılımındaki erkek çiçek tomurcuğunu atmış dişi çiçek döllenme aşamasındaki dişi çiçek döllenme sonrasıodunlaşmış dişi çiçek olgunlaşmamış kozalak olgunlaşmış kozalak
Pinus contorta çamı
Kendileme ve yabancı döllenme ile meydana gelen ort. boy büyümeleri (Picea omorika) G ve Çs de erkek ve dişi çiçeklerin taç yapısı içerisindeki dağılımları
MELEZLEME TEKNİĞİ 1. Kontrollü Tozlaşma (polinasyon); melezlemede kontrollü tozlaşma tekniği kullanılır. Çeşitli aşamalarla çalışmalar tamamlanır. Bu aşamalar; Ebeveyn (anne ve baba) ağaçlarının seçimi, Tozlaşma torbalarının yerleştirilmesi, Ebeveynlerden elde edilen polenlerin elde edilmesi, depolanması ve çimlenme yeteneklerinin saptanması, Tozlaşmanın ne zaman ve nasıl yapılacağının belirlenmesi, Tozlaşmanın gerçekleştirilmesi, Döllenme olayı gerçekleştikten sonra da torbaların kaldırılması olmak üzere farklı çalışmaları gerektiren aşamalardır.
Ebeveyn ağaçların seçimi; Belirlenen kriterlere göre erkek ve dişi çiçek bakımından uygun ağaçlar seçilerek işaretlenir ve numaralanır. Diş ebeveynlerin en az 15-20 polenleme torbasını gerektirecek miktarda dişi çiçek üretmeleri istenir. Ayrıca, seçilen ağaçların çiçeklenme zamanlarını belirlemek için de, populasyonda birbirini izleyen en az üç yıl boyunca fenolojik gözlemler yapılır. Tozlaşma (polenleme) torbalarının yerleştirilmesi: Tozlaşma zamanından en az 1-2 hafta önce dişi çiçek tomurcuklarını taşıyan dallar üzerine polenleme torboları yerleştirilir. Bunun nedeni, dişi çiçeklerin dışarıdan polen kabul etmelerini önlemektir. Torbalar yerleştirilirken pencerelerinin güneş tarafında olmamasına özen gösterilir. Tozlaşma amaçlı bağlanan torbaların yeterli sayıda dişi çiçeği içine alacak şekilde olması, içindeki dişi çiçeklerin hangi baba ebeveynle tozlaştırıldığını gösteren bir etiketle gösterilmesi gerekir.
Ladin tohum bahçesinde izolasyon torbaları Karaçamda dişi çiçeklerin polen kabul etme aşamasındaki görünümü
Polenlerin toplanması, depolanması ve testler; Çaprazlama için her baba bireyden 10-20 cm 3 polen alınması önerilmektedir. Polenlerin elde edilmesi
Melezlemeye konu olan türde şayet polen dişi çiçeklere kıyasla daha geç olgunlaşıyorsa bu takdirde, polenler ağaçlardan bir yıl öncesinden toplanmalıdır. Bunun nedeni, yumurta hücresinin polen kabul zamanını geçirme olasılığının yüksekliği ile açıklanabilir. İğne yapraklı türlerde polen toplama erkek çiçek taşıyan sürgünlerin kesildikten sonra polenlerin olgunlaşması veya erkek çiçek polen torbalarını bırakması için çoğu zaman güneş ışığı altına ve rüzgârsız bir yere serilen kâğıtlar üzerine yayılırlar. Bunu yaparken de, bireylere ait polenlerin birbirine karışmaması için özen gösterilmelidir. Kv, söğüt ve karaağaç gibi geniş yapraklı türlerde, erkek çiçekler olgunlaşmadan 4-6 hafta önce dalları ile kesilip suya konulması durumunda, bir sera veya oda da açıkta bırakılanlardan çok daha önce olgunlaşır.
Polen üretimi yapılmak üzere odalara serilmiş duglas erkek çiçek dalları
Polen depolanması; Polenler birkaç gün içinde kullanılmayacaksa mutlaka özel olarak saklanmaları gerekir. Basit olarak; poelenler direkt güneş ışınlarına maruz bırakılmamak şartıyla bir süre serilerek hava kurusu hale getirilir. Elenerek içlerinde varsa böcek ve kurtlardan temizlenir. Şişe ve tiplere alınarak muhafaza edilir. Polenler 2-4 C de çalışan soğuk hava depolarında bir yıl, - 10 ile - 20 C ler arasında özel soğuk hava depolarında daha fazla süreyle saklanabilirler. Tüpte polen muhafazası
Polen testleri: Uzun süre saklana polenlerin hayatiyetlerinin önceden belirlenmesi gerekir. İki esas teknik test edilir. Bunlardan biri polenlerin direkt çimlendirilmesi, çimlendirmeden biyoşimik yöntemlerledir. Çimlendirme yöntemleri arasında asılı damla yöntemi, agar agar ile işlem, buhar yöntemi, sakarozda çimlendirme yöntemleri sayılabilir. Çimlenme yüzdesi % 65 in altında olan polenler atılır. Biyoşimik yöntemler türlere göre değişmekle birlikte, çeşitli boya maddeleri (tetrazolium chlorid, metil green gibi) ile polenlerin işleme tabi olmasıdır. %5 lik sakkaroz içinde çimlenmiş ve mikroskop altında sayıma hazır Çs polenleri (Boydak, 1877)
Polenleme Tekniği: Tozlaşma olgusu ise, enjektör içine alınan polenlerin dişi çiçeğe bağlanan torbanın penceresinden enjekte edilmesi ile gerçekleştirilir. Tozlaşmaya yakın bir zamanda polenler etil alkolle sterilizasyona tabi tutulur Burada önemli bir konu dişi çiçeklerin polen kabul zamanlarının iyi bilinmesidir. Genel kural ağaçlarda polen dağılımının olduğu dönem dişi çiçeklerinde polen kabul zamanıdır. Polenlemede çeşitli tiplerde polen püskürtücüler, enjeksiyonlar ve fırçalar kullanılır. Torba içindeki dişi çiçek pulları arasına her yönden polen püskürtülür. Bunu sonucunda torba üzerinde açılan delikler bantlarla kapatılır.
Çs de yapay döllenme Ladinde dişi çiçeklerin polen kabul etmesi
Polen torbalarının kaldırılması: polen uygulaması ve dışarıdan tozlaşmaların bitmesi ile torbalar dallar üzerinden kaldırılır. Genel olarak torbalar türlere ve koşullara bağlı olarak, yaklaşık üç haftalık bir süre ağaçta kalıp ayrım işlevi yaparlar. Tozlaşma torbaları hem torbaların içinde hem de dışarıda tozlaşmalar bitince dallardan alınmalıdır. Aksi halde, torbalar içinde meydana gelen sıcaklık döllenmiş yumurta hücrelerine (tohum taslaklarına) zarar verebilir. Ancak, tozlaşma bitmeden önce de torbaların açılması istenmeyen tozlaşmalara da neden olabileceğini unutmamak gerekir. Ladin ve çam türlerinde döllenen dişi çiçeklerin yana doğru kıvrılmaları döllenmenin tamamlandığını gösteren bir belirtidir.
Kontrollü çaprazlama sonucu olgunlaşarak açılan tohum kapsülleri ve kasalara ekilen tohumlardan çıkan ilk fidecikler Kurutulup temizlendikten sonra tüpler içinde saklanacak karakavak polenleri
Melezleme ıslahı metodları; 2.1. Kombinasyon Islahı, 2.2. Transgresiv Melezleme Yöntemi, 2.3. Türler Arası Melezleme Yöntemi 2.4. Irklar Arası Melezleme Yöntemleri
2.1. Kombinasyon Islahı: Amaç, ana ve baba iki ebeveynden bazı önemli nitelikleri alarak, bunları dölde bir araya getirmektir. Örneğin, hızlı gelişen fakat düzgün gövdeli olmayan bir bireyle, düzgün gövdeli fakat yavaş gelişen bir birey melezlenirse, hızlı gelişme ve düzgün gövde nitelikleri döl bireylerde toplanabilir. Başka bir anlatımla, bu iki bireyin istenen özelliklerin bir başka dölde bir araya getirilmesi mümkündür. Kombinasyon ıslahında iki önemli olgu; genel ve özel kombinasyon yetenekleri ile ilgili olgulardır. Bir bireyin bir başka bireyle çaprazlanması durumunda, kendi kalıtsal üstünlüğünü bu çaprazlama ürünü döllere geçirebilme yeteneğine "Genel Kombinasyon Yeteneği" denir. " Özel Kombinasyon Yeteneği" ise, bir bireyin başka bireyler arasından sadece bir bireyle çaprazlanması durumunda, kendi kalıtsal üstünlüğünü döllerine büyük ölçüde geçirebilme yeteneğinde olmasıdır.
Bir tür içerisinde,çeşitli ırklarda veya biotiplerde dağılmış bulunan iki veya daha fazla sayıdaki özelliği kombine etmek gayesi ile yapılan ıslah tekniğine kombinasyon ıslahı denir. Orman ağaçları ıslahında büyüme, odun kalitesi ve mukavemet özellikleri üzerinde durulur. Kombinasyon ıslahı iki farklı birey arasında olduğu gibi iki farklı tür arasında da olabilir. Örn. Pinus rigida x taeda melezleme ıslahında olduğu gibi. P. rigida hızlı büyüme, düzgün gövde yapma özelliğine sahip, P. teada türü ise soğuk iklimlerde yaşayabilmekte, fakat yavaş büyümektedir. Melezi ise hem hızlı büyüme hem de soğuğa dayanıklı bireylerden oluşmaktadır.
Örn., A simgesi ile gösterilen bir doğu ladini bireyinin, AxB; AxC; AxD; AxE ve AxF çaprazlamaları sonucunda, çaprazlama ürünü döllerin ortalama boyları, C bireyinin B, D, E ve F bireyleri ile çaprazlanmasından elde edilecek çaprazlanma ürünü döllerin ortalama boylarından daha fazla olursa, A bireyinin genel kombinasyon yeteneği C bireyinden daha yüksektir anlamı çıkar. Öte yandan, A bireyinin B, C, D, E, F bireyleri ile çaprazlanması durumunda bunlar içinde AxB çaprazlaması en yüksek boylu dölleri veriyorsa, bu olgu A bireyinin B bireyi ile olan özel kombinasyon yeteneğinin fazla olduğu anlamına gelir.
2.2. Transgresiv Islahı: Transgresyon, bir melezde ana ve baba ebeveynlerden gelen aynı karakterin (örneğin, hızlı büyüme karakterinin), döllerde daha güçlü veya daha zayıf olması olayıdır. Pozitif transgresiyon denilen olayda, melezde söz konusu nitelik ana ve baba bireylerden çok daha üstündür. İşte, böyle bir amaç için yapılan çaprazlamaya/melezlemeye transgresiv çaprazlama/melezleme denir. Şayet, F 2 ve daha sonraki kuşaklarda sözü geçen karakterleri denetim altında tutan bütün başat (baskın) genlerin homozigot olarak bir araya gelirse, bu pozitif transgresiyon adını alır. Buna karşılık, bütün çekinik (resesif) genlerin homozigot olarak bir araya gelmesi durumuna ise negatif transgresiyon denir.
Transgresyon ile kombinasyon yöntemleri yalnızca genetik temel ve amaç yönlerinden ayrılırlar. Kombinasyon ıslahında ana ve baba ebeveynlerdeki çeşitli karakterlerin yeniden bir araya getirilmesine karşın, transgresyon ıslahında aynı niteliği kontrol eden olumlu genlerin kombine edilmesi, başka bir anlatımla pozitif bir transgresiyon yapılması beklenir. Bu olgunun gerçekleşmesi durumunda ise melezler her iki ebeveynden de üstün olmaktadır.
2.3. Türler Arası Melezleme Yöntemi Aynı cinse ait türler arasındaki melezleme ormancılık önemlidir. Zira orman ağaçları arasında coğrafik izolasyon nedeniyle aralarında melez yapamayan çok sayıda türümüz vardır. Bu türleri bir arada yetiştirerek doğal veya yapay melezlemelerle istenen özelliklerde bireyler elde edilebilir. Türler arası melezleme çalışmalarında F 1 generasyonundan vejetatif yolla veya direkt olarak tohum üretimi ile yeni bireyler elde edilebilir. Türler arası melezlemede önemli zorluklarla da karşılaşılmaktadır. Örn. Alnus rubra x glutinosa melezlemesinde istenen sonuç elde edilirken karşı çaprazlamada yani A. glutinosa x rubra melezlerinde kısır tohumlar elde edilmiştir.
Türler arası melez elde etme imkanları, türlerin döllenebilme yeteneklerine bağlıdır. Türler arası melezlemenin engellenme nedenleri; 1. Diğer türün stigmasına ulaşacak polenin yokluğu 2. Polenin çimlenip polen tüpü meydana getirememesi ve döllenmeyi sağlayamaması 3. Tohum şeklinde gelişecek zigotun bulunmayışı saylabilir. Türler arası melezleme; 1. Türler arası doğal melezleme: örn. Abies bornmülleriana türü, birçok yönlerde A. nordmanniana türünün bir alt tür olduğu, bunun A cepholonica ile A. nordmanniana arasında doğal bir melez olabileceği ifade edilmektedir. Benzer şekilde A. equitrojani türü de A. cepholonica ve A. nordmanniana nın doğal hibriti olduğu ileri sürülmektedir.
1.2. Türler arası yapay melezler: Çam türleri arasında yaygın olup melez gücünü gösteren F 1 generasyonundan yaralanılmaktadır. Çamlarda dünyada 90 ın üzerinde türün varlığı kabul edilirse n(n-1)/2 formülü ile ortaya çıkabilecek kombinasyon sayısı (90x89)/2=4005 farklı kombinasyon demektir. 2.Ters çaprazlama yapılması durumunda ise bu sayı n(n-1) e göre 90(90-1)=8010 a çıkar.
Çamlardan; Pinus silvestris x attenuata, P. silvestris x muricata, P. thunbergii x attenuata, P. thunbergii x radiata, P. halepensis x radiata, P. halepensis x muricata, P. pinaster x attenuata, P. contorta x radiata, P. brutia x patula, P. brutia x radiata vb. En iyi sonuçlar kavaklarda elde edilmiştir. Populus alba x tremuloides, P. tremula x davidiana, P. deltoides x nigra =euroamericana vb. Bunun gibi meşe, söğüt, dişbudak gibi türlerde de çok geniş çalışmalar yapılmaktadır. Populus alba x tremula ve P. tremula x alba çaprazlaması sonucu elde edilen F 1 dölleri ebeveynlerine göre %30 üstünlük göstermişlerdir.
Kavak cinsine ait seksiyonlardaki türler arasında yapılan başarılı döllenmelerin özeti (Şimşek 1993)
Çam türleri arasında yapılan yapay döllenme çalışmalarının özeti
Ks türleri arasında yapılan melezleme çalışmalarında birbirini dölleme başarıları
2.3. Irklar arası melezleme yöntemi Ülkemizin içinde bulunduğu coğrafi konum ve tür çeşitliliği düşünüldüğünde ırklar arası melezleme çalışmalarının ormancılık geleceğinde çok önemli bir yere sahip olacağı açıktır. Ancak bugüne kadar bu konuda kayda değer çalışmaların yapıldığı da söylenemez.
MONOHİBRİT ÇAPRAZLAMA Mendel, bir karakter bakımından farklı olan iki arı dölün (homozigot) bireylerini çaprazladığında meydana gelen F1 dölünün tüm bireylerin fenotipi baskındır. F1 dölü her iki atanın genlerini taşıdığı için heterozigot (melez hibrit) tur. Bir karakter bakımından melez iki bireyin çaprazlanmasına monohibrit çaprazlama denir. monohibrit çaprazlama Monohibrit çaprazlama sonuçlarına göre 3/4 ü baskın, ¼ ü çekinik fenotipte F2 dölleri elde edilir. Monohibrit çaprazlamada fenotip oranı 3:1, genotip olanı 1:2:1 şeklindedir.
DİHİBRİT ÇAPRAZLAMA İki bakımından melez olan iki dölün çaprazlanmasına dihibrit çaprazlama denir. Dihibrit çaprazlamada F2 dölünde fenotip oranı 9:3:3:1 olur.
KONTROL ÇAPRAZLAMASI Baskın fenotipli bir bireyin genotipinin homozigot mu, heterezigot mu olduğunu bulmak için kontrol çaprazlama yapılır. Bunun için genotipi bilinmeyen baskın fenotipli birey ile çekinik fenotipli birey çaprazlanır. Çaprazlama sonunda oluşan döllerin tamamı baskın özellikte ise çaprazlanan birey homozigottur. Çaprazlama sonunda oluşan döllerde çekinik özellik görülürse çaprazlanan birey heterozigottur.
EKSİK BASKINLIK Homozigot durumda farklı özelliklerin ortaya çıkmasını sağlayan aleller bir araya geldiklerinde, heterozigot durumda birbirlerini karşılıklı olarak eşit oranda etkilerler. Kısmi dominansi veya eksik baskınlıkta farklı bir fenotip ortaya çıkar. Sığır, at, Endülüs tavukları gibi hayvanlarda, akşamsefası, aslanağzı vb. bitkilerde eksik baskınlık görülür. Eksik baskınlıkta, F2 dölünde fenotip ve genotip ayrışım oranı her zaman 1:2:1 dir.