Biyoteknolojinin Bitkisel Üretimde Kullanımı Prof. Dr. Sebahattin Özcan Doç.Dr. Cengiz Sancak Ankara Üniversitesi Ziraat Fakültesi Tarla Bitkileri Bölümü
Biyoteknolojinin Bitkisel Üretimde Kullanımı Canlılarda bütün biyokimyasal ve yapısal özellikleri kodlayan DNA birimlerine gen adı verilmektedir. Aynı tür içerisinde veya farklı türler arasında gen aktarımı melezleme sonucunda olabilmektedir. Klasik ıslahta melezlemenin yapılamadığı türler arasında gen aktarımı ise mümkün olmamaktadır. Modern biyoteknolojinin kullanımıyla bu genetik bariyerler aşılarak türler, cinsler ve hatta farklı canlı grupları arasında gen aktarımı kolaylıkla yapılabilmektedir. Bu gen aktarımının temeli ise Agrobacterium un bitkilerin kök boğazında neden olduğu ur (tümör) oluşum mekanizmasının anlaşılmasına dayanmaktadır.
Özcan ve ark. 2001 den
Özcan ve ark. 2001 den
Özcan ve ark. 2001 den
Biyoteknolojinin Tarımsal Üretime Katkısı Günümüzde, biyoteknolojide gerçekleştirilen gelişmeler sayesinde hastalıklara, böceklere, virüslere, otöldürücülere, kuraklığa, dona, sel baskınlarına, toprak tuzluluğu ve asitliğine dayanıklı transgenik bitki çeşitleri elde edildiği gibi, bitkilerin verimleri, besleme değerleri ve depolama süreleri de artırılabilmektedir. Halihazırda, biyoteknolojik yöntemlerle üretilen böceklere ve otöldürücü kimyasallara dayanıklı transgenik bitkilerin dünyadaki üretimi 81 milyon hektara ulaşmıştır. Bu üretimin önemli bir kısmı ABD, Kanada, Çin ve Güney Amerika ülkelerinde gerçekleşmiştir. Üretilen bu alanlarda verim artışları sağlandığı gibi, kimyasal ilaçların kullanımı ve işçilikten de önemli ölçüde tasarruf sağlanmıştır.
Böceklere Dayanıklı Bitkilerin Üretimi Bt Mısır Özcan ve Ark. 2001 den
Böceklere Dayanıklı Bitkilerin Üretimi Salamino ve Moto, 1994 ten
Ot öldürücülere Dayanıklı Bitkilerin Üretimi Salamini ve Moto, 1994 ten
Öktem, 1998 ten Hall ve ark., 1996 dan
Antisens RNA Tekniği ile Gen Etkisinin Engellenmesi Gray ve ark. 1992 den
Salamini ve Moto, 1994
Dünya Genelinde Transgenik Bitkilerin Toplam ekim alanı Yıl Ekim Alanı (Milyon Ha) 1996 1.7 % Artış 1997 11.0 547 1998 27.8 153 1999 39.9 44 2000 44.2 11 2001 52.6 19 2002 58.7 12 2003 67.7 13 2004 81.0 16 Kaynak: Clive James, 2004.
Ürünler Bazında 2004 Yılında Dünya Genelinde Toplam Transgenik Bitki Ekim Alanları Transgenik Bitki Ekim Alanı (Mil. Ha) Herbisite Dayanıklı Soya 48.4 60 Böceklere Dayanıklı Mısır 11.2 14 Böceklere Dayanıklı Pamuk 4.5 6 Herbisite Dayanıklı Mısır 4.3 5 Herbisite Dayanıklı Kanola 4.3 5 Böcek + Herbisite Day. Mısır 3.8 4 Böcek + Herbisite Day. Pamuk 3.0 4 Herbisite Dayanıklı Pamuk 1.5 2 TOPLAM 81.0 100 %
Böceklere Toleranslı Transgenik Bitkilerin Avantajları Böceklere toleranslı bitkiler insektisit kullanımını azaltabilir. Önemli zararlılarla etkin mücadele yapılacağından verim artışı sağlanabilir. Bu bitkiler faydalı böcekler üzerine çok az bir etki yaptığından dolayı, bu tür böceklerin tarla içerisinde ve kenarında gelişmesine izin verebilir. Mısırda Fusarium Kaynaklı Mikotoksinler azalmaktadır (Munkvold ve ark. 1999).
Böceklere Toleranslı Transgenik Bitkilerin Muhtemel Dezavantajları Transgenik bitkinin üretmiş olduğu toksinin özelliğine bağlı olarak, bu toksinin etkilediği zaralı böcekler ile beslenen predotörler ve parasitoidler olumsuz yönde etkilenebilirler. Kelebekler az da olsa etkilenebilmektedirler. Önemli zararlı böcekler ile etkili mücadele yapılsa bile, tüm böcek türleri ile etkili mücadele mümkün olmayabilir. Toleransı sağlayan genler yakın akraba olan yabani türlere geçebilir. Toleranslı transgenik bitkilerin üretimiyle böcekler zamanla üretilen toksine dayanıklılık sergileyebilirler. İkinci derecedeki zararlılar asıl zararlı haline gelebilir.
Herbisitlere Toleranslı Transgenik Bitkilerin Avantajları Etkili bir yabancı ot mücadelesi yapılabilir. İşçilikten önmeli oranda tasarruf sağlanabilir. Geniş spektrumlu kontakt ve sistemik herbisitlerin kullanımı toprak işlemeyi azaltabilir. Toprak işlemenin azaltılması sayesinde toprak mikroflora ve faunası korunmuş olur. Ayrıca, erozyon azaltılır. Glyphosate ve glofusinate ammonium yabacı ot tohumları çimledikten sonra kullanılabilmekte ve çok kısa süre aktif kalmaktadır. Bu ise, ürünün ekiminden önce kullanılan ve toprakta etkisini uzun süre muhafaza eden herbisitlerin kullanımını engelleyebilir.
Herbisitlere Toleranslı Transgenik Bitkilerin Muhtemel Dezavantajları Geniş sepektrumlu herbisitlerin kullanımı sonucunda kuşlar, toprak solucanları ve faydalı böcekler için önemli bir besin kaynağı olan kültür bitkilerinin içerisindeki tüm yabacı otlar yok edilmektedir. Kullanılacak olan geniş spektrumlu herbisitler çok etkili olduğundan dolayı, bunların yabani hayata etkileri de o derece fazla olacağı düşünülmektedir. Dikkatli olunmadığı takdirde yabancı döllenen türler içerisinde gen geçişi olabilecektir. Ekim nöbetinde, bu tür bitkilerin tohumları ertesi yıl çimlendiği takdirde yok edilmeleri zorlaşabilecektir.
Transgenik Bitkilerden Kaynaklanan Diğer Endişeler Insansağlıgı yönünden: Toksik ve alerjik etkileri. Örn: Methionince zengin soya Bakteriyel ve viral DNA nın yenmesi Yatay gen geçişi Rekombinant proteinlerin topraktaki etkileri Tarım sistemine etkisi
İkinci Generasyon Transgenik Bitkiler Prinç tüketiminin yüksek olduğu ülkelerde A vitamini eksikliğinden dolayı her yıl 500.000 çocuğun kör olduğu rapor edilmektedir. A vitaminince zengin prinç ( golden rice ) üretimine yönelik biyoteknolojik araştırmalar yoğun olarak devam etmekte olup, önemli başarılar elde edilmiştir. Bu proje gerçekleştiği takdirde, A vitamini eksikliğinden kaynaklanan hastalıkların önüne geçilebileceği belirtilmektedir.
Golden Rice www.zab.uni-freiburg.de
İkinci Generasyon Transgenik Bitkiler Alglerden izole edilen bir genin keten bitkisine aktarılması sonucunda kalp, kanser ve Alzaymır gibi hastalıkların riskini azaltan omega-3 ve omega-6 yağ asitleri önemli oranda ketende ürettirilebilmiştir (Heinz ve ark. 2004).
İkinci Generasyon Transgenik Bitkiler Biyoteknoloji Devrimi insan tedavisinde kullanılan çok pahalı aşı ve ilaçların da bitkiler üzerinde çok ucuza ve bol miktarda üretimine olanak sağlayacağı belirtilmektedir. Bilindiği gibi hepatit B virüsü kronik karaciğer hastalığına neden olmaktadır. Bu hastalığa karşı mayalardan aşı geliştirilmesine karşın, fiyatının yüksek olması ve eksik donanım aşı kullanımını engellemektedir. ABD de biyoteknolojik yöntemler kullanarak hepatit B yüzey antijeni (HbsAg) üreten transgenik tütün ve patates bitkileri elde edilmiştir. Patates yumrularının farelere yedirilmesi sonucunda da farelerin savunma sistemlerinin uyarıldığı belirlenmiştir. Benzer çalışmalar gelişmekte olan ülkelerde yaygın olarak üretilen ve taze olarak tüketilen muz üzerine yoğunlaşmıştır.
İkinci Generasyon Transgenik Bitkiler Hepatit B de olduğu gibi bu konuda yoğun çalışmalar kızamık, çocuk felci, difteri, kuduz ve viral hastalıklara karşı kullanılan aşıların bitkilerde üretimi konusunda yoğun çalışmalar devam etmektedir. Gelecekte, insanlar çok düşük bir fiyatla taze olarak tükettikleri meyvelerle, sebzelerle veya onlardan elde edilen aşılarla aşılanabileceklerdir.
İkinci Generasyon Transgenik Bitkiler Aşılarda olduğu gibi, insan tedeavisinde kullanılan ve çok pahalı olan ilaçların transgenik bitkilerde üretimine yönelik çalışmalar da devam etmektedir. Kistik fibrosis ve karaciğer hastalıklarında kullanılan ά-1- antitripsin proteininin çeltik bitkisinde, Gaucher hastalığında kullanılan, dünyanın en pahalı ilacı olan ve insan plasentasından elde edilen Glukoserebrosidaz ise tütün bitksinde üretilebilmiştir. Yakın bir gelecekte astronomik fiyatlarla ticari olarak satılan ilaçlar çok düşük maliyetlerle ve bol miktarlarda bitkilerde üretilmesi beklenmektedir.
Sonuç Rekombinant DNA tekniği tehlikeli olmasa da eğer aktarılan gen tehlikeli bileşiklerin üretimine neden oluyorsa elde edilen ürünler tehlikeli olabilmektedir. Güvenli gıda için genetik olarak değiştirilmiş bitki, hayvan ve mikroorganizmalardan doğabilecek yan etkileri doğru olarak belirleyen bilimsel yöntemlerin geliştirilmesi gerekmektedir. Bu tehlikeler transgenik olmayan hayvan ve bitkiler için de geçerlidir. Yapılan araştırmalarda GDO ürünlerinin diğer ürünler kadar güvenilir olduğu tesbit edilmesine karşın, beklenmeyen etkilere karşı GDO ürünleri için risk analizleri daha da geliştirilmeli ve sıkılaştırılmalıdır.