Ana sayfa 125. Sayı Bitkiler tüm genetik materyallerini eşeyli üreme olmadan aktarabiliyorlar

Bitkiler tüm genetik materyallerini eşeyli üreme olmadan aktarabiliyorlar

439
PAYLAŞ

Çeviren: Umut Can Yıldız

Doğada iki farklı bitki türü nadiren melezlenirler. İki türden gelen kalıtımsal bilgi uyuşmadığı için bu durum genellikle sorun yaratır. Ancak bazen doğa küçük bir hileyle bu sorunu çözer, iki ebeveynin kalıtımsal bilgilerinin yarılarının aktarılması yerine iki bitki tüm bilgiyi yeni döle aktarırlar. Bu kromozom setlerinin karıştığı anlamına gelir. Üreme hücrelerini oluşturan mayoz bölünme sırasında kromozomlar halen eşlenebilir durumdaysalar, bu bitkilerin üreyebilir olmasına imkan verir ve böylece yeni bir tür kısa yoldan ortaya çıkmış olur. Allopoliploit olarak adlandırılan iki genomun (tüm genetik materyal) bileşme (rekombinasyon) süreci yabani bitkilerde ve buğday, kolza, pamuk gibi ekinlerde çok kez gözlenmiştir.

Şimdi ise Max Planck Moleküler Bitki Fizyolojisi Enstitüsü’nden Ralph Bock’un ekibi eşeysiz üremeyle de benzer şekilde yeni türler oluşabileceğini gösterdiler. Bock’un ekibi çalışmalarında aşılama adı verilen tekniği kullandılar. Bu genellikle doğada bitkilerin temas alanlarında birlikte büyümeleri olarak bilinir. Bağcılık ve bahçıvanlıkta yetiştiriciler bu metodu iki bitkinin özelliklerini çaprazlamadan elde etmek için kullanırlar. Örneğin, asma üzümünü kök haşarelerinden korumak için kullanılır. Elit üzüm kültürlerinden kökleri dayanaksız olanlar yabani bitkilere aşılanarak büyütülür ancak şimdiye kadar bu işlem sırasında genetik bir değişme ya da bileşme (rekombinasyon)  yatay gen aktarımı olarak isimlendirilir- gerçekleşmediğine inanılıyordu.

Ralph Bock yeni çalışmayı açıklarken “Önceki çalışmamızda genellikle kabul edilen dogmaya karşın aşılanmış bitkilerin etkileşim alanlarındaki kloroplast genlerinde yatay gen aktarımı olduğunu gösterebilmiştik. Sonrasında ise eğer hücre çekirdekleri arasında bir genetik bilgi aktarımı varsa bunu da keşfetmek istiyorduk.” diyor.

Araştırmacılar iki farklı antibiyotiğe karşı direnç genlerini iki tütün türünün (genellikle çaprazlanamayan Nicotiana glauca ve Nicotiana tabacum) çekirdek genomuna aktardılar. Sonrasında N. glauca, N. tabacum türünün üzerine aşılandı. Kaynaşma gerçekleştikten sonra, bilim insanları etkileşim altındaki dokuyu çıkardılar ve kültürü iki antibiyotiği içeren bir besi ortamına ektiler. Dolayısıyla sadece iki antibiyotiğe de dirençli olan, yani iki direnç genine de sahip olan hücreler varsa hayatta kalabileceklerdi. Şaşırtıcı biçimde, biliminsanları çifte dirence sahip pek çok bitkiyi yetiştirmeyi başardılar.

Araştırmacılar sadece tekil genlerin mi, yoksa tüm genomun mu aktarıldığını belirlemek için dirençli bitkilerin çekirdeklerindeki kromozomları saydılar. Eğer tüm genom aktarılmışsa yeni bitkilerde iki türün kromozom sayıları toplamı kadar kromozom bulunmalıydı. 72 kromozom saydılar ve bu 24 kromozomlu N. glauca ve 48 kromozomlu N. tabacum’un sayıları toplamına eşitti. Böylece iki türün kesişim noktasından üretilen bitkilerin iki türden de genetik bilgi aldığı görülmüş oldu. Bugüne kadar sadece eşeyli üremede gözlenen allopoliploit, eşeyli olmayan üremeyle gerçekleştirildi.

Bilim insanları yeni bitkileri serada yetiştirdikleri zaman, bitkiler tartışılmaz biçimde iki ana bitkinin özelliklerinin bileşimini gösterdiler. Fakat çarpıcı bir fark vardı: yeni bitkiler ebevynlerine göre oldukça hızlı gelişiyorlardı. Bu uyumsal avantaj hem allopoliploit yabani bitkilerden, hem de üstün büyüme özellikleri olan allopoliploit ekinlerden biliniyordu. Yeni bitkiler eşeyli biçimde üredikten ve yeni dölünde yavru yapabilir olduğu görüldükten sonra, yeni bir tür olarak tarif edilebildiler. Bilim insanları yeni türe Nicotiana tabauca ismini verdiler.

Araştırmacılar yeni yapılan çalışmayla birlikte, iki türü aşılamanın ve yatay gen transferi olan bölgenin seçilmesinin melezlemede ilginç bir yöntem olabileceğini ve bu melezlerin yüksek verimli, gelişkin özelliklikli ekin üretiminde kullanılabileceğini düşünüyorlar.