16.16: Transgenik Bitkiler

Transgenez adı verilen rekombinant DNA teknolojisi genellikle yabancı bir gen eklemek veya bir organizmadan zararlı bir geni çıkarmak için kullanılır. Bu tür genetik olarak değiştirilmiş organizmalara transgenik organizmalar denir.

İlk transgenik bitki, 1983 yılında geliştirilen ve tütün mozaik virüsüne karşı direnç gösteren bir tütün bitkisiydi. O zamandan beri, bir mahsul bitkisinin tarımsal, süs ve bahçecilik değerini iyileştirmek için birçok transgenik bitki geliştirilmiş ve ticarileştirilmiştir. Transgenik bitkiler, ekonomik açıdan önemli metabolitler veya proteinler üretmek için bir biyoreaktör olarak da kullanılabilir.

Genlerin bitkilere aktarılmasının fiziksel yöntemleri

Elektroporasyon ve mikroprojektil bombardımanı gibi birçok yöntem, yabancı bir geni bir bitki protoplastına aktarmak için kullanılabilir. Elektroporasyon sırasında, bir cihaz protoplast süspansiyonuna yüksek voltaj darbeleri verir. Bu, protoplastın geçirgenliğini arttırır ve yabancı DNA’nın hücreye girmesine ve bitki genomuna entegre olmasına izin verir.

Buna karşılık, mikromermi bombardımanı veya biyolistik yöntem sırasında, tungsten veya altından yapılmış küresel parçacıklar (mikromermiler), ilgilenilen plazmit taşıyan gen ile kaplanır. Kaplanmış parçacıklar daha sonra parçacık tabancası adı verilen bir aletle 300 ila 600 m/s’ye hızlandırılır. Cihaz, plazmid kaplı parçacıkların bitki hücre duvarına nüfuz etmesine yardımcı olan itme kuvveti sağlamak için yüksek basınçlı helyum gazı kullanır. Hücrenin içine girdikten sonra, ilgilenilen gen bitki genomuna entegre olur. Bu yöntem, DNA’yı kallus kültürlerine, meristematik dokulara, olgunlaşmamış embriyolara, bitki hücresi süspansiyonlarına vb. sokmak için kullanılabilir.

Transgenik bitkilerin uygulamaları

Rekombinant DNA teknolojisi, haşere ve virüse dirençli bitkilerin geliştirilmesinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu teknik ayrıca tohumların lipit, nişasta ve protein içeriğini değiştirmede de yardımcı olur.

Örneğin, altın pirinç, gelişmiş besin değerine sahip genetiği değiştirilmiş bir pirinç bitkisidir. Bu transgenik pirinç çeşidi, ona altın rengi veren A vitamininin öncüsü olan β-karoten üretir. Fitoen sentaz, fitoen desatüraz ve likopen β-siklaz enzimlerini kodlayan üç geni taşıyan rekombinant DNA’nın hedeflenen pirinç embriyolarının genomuna yerleştirildiği Agrobacterium aracılı DNA dönüşümü ile üretilir. Embriyolar daha sonra β-karoten üreten bitkilere dönüşür. Altın pirinç, gelişmekte olan ülkelerde A vitamini eksikliğinin üstesinden gelmek için geliştirilmiştir.

Bt pamuğu gibi diğer bazı transgenik bitkiler, toprakta bulunan gram pozitif bir bakteri olan Bacillus thuringiensis bakterisinden izole edilen bir genin eklenmesiyle modifiye edilmiştir. Bu tür transgenik bitkiler, zararlı böcekleri öldüren ve bitkiyi böceklere dirençli hale getiren kristal veya “Cry” proteini üretir.