Herbisit Toleransı


Begüm Şahin-Acıbadem Üniversitesi

Tarım alanlarında bulunan ve tarım ürünlerine zarar veren bütün bitkiler yabancı ot olarak tanımlanır. Bu yabancı otların neden olduğu ürün kayıpları mekanik, fiziksel, biyolojik ve kimyasal yöntemler aracılığı ile ortadan kaldırılabilir. Pestisit olarak adlandırılan kimyasal maddeler hedef alınan organizmaya göre akarisitler (akarları öldüren pestisitler) , insektisitler (böcekleri öldüren pestisitler), nematisitler (nematotları öldüren pestisitler), rodentisitler (fare gibi kemirgenleri öldüren pestisitler), fungisitler (bitki üzerindeki mantarları öldüren pestisitler), herbisitler (yabancı otları öldüren pestisitler), kullanım şekline göre (gaz, toz, püskürtme), etken maddeye göre (inorganik, doğal organik ve sentetik organik maddeler) olarak sınıflandırılırlar (1).


Herbisit Nedir?


Herbisitler, pestisit grubu içerisinde bulunan ve bitkilerde toksik etkiye neden olan genellikle sentetik bir organik kimyasal ya da yaşayan organizmalardır. Bitki (yabancı otlar, çalı vb.) büyümesini kontrol etmek amacıyla kullanılan düşük maliyetli ve yüksek efektli tarım ilacı olarak kullanılırlar. Herbisitler bitkiye zarar verdiklerinden dolayı, bitki üzerinden beslenen ve yaşayan tüm canlıları olumsuz yönde etkilemektedirler. Bu nedenle herbisitler, pestisitler içerisinde doğaya en fazla zarar veren grup olarak nitelendirilirler. Herbisitler genellikle bitkilere özgün biyokimyasal yolları etkilemektedirler (2).


Bir kimyasalın ticari açıdan herbisit olarak nitelendirilebilmesi için;

A. Geniş bir yabancı ot populasyonuna karşı etkin olması,

B. Kültür bitkisine, memelilere ve omurgasız canlılara karşı toksik etki göstermemesi,

C. Ekosisteme en az seviyede toksik etki vermesi , toprakta kalıcılığının kısa olması,

D. Üretim maliyetinin düşük olması gerekmektedir (2).


Herbisit Direnci Nedir?


Herbisitler genellikle bitkilerin hayatta kalmaları için önemli metabolik basamakları hedef alırlar. Bunun en önemli örneği glifosattır. Glifosat bitkilerin hayatta kalmaları için üretmesi gereken önemli aminoasitlerin üretimini inhibe ederek bitkileri öldürmektedir. Glifosat EPSPS (5’Enolpürivatşikimik 3’-fosfat) enzimine bağlanarak inhibe eder. Şikimat yolağının öncülüğünde üretilen korismat aracılığı ile üretilen triptofan, tirozin,fenilalanin aminoasitlerinin sentezi glifosat aracılığı ile inhibe olmaktadır (Şekil 1) (3)

Şekil 1. Glifosat yolağı

‘’LibertyLink’’ olarak anılan glufosinat bitkilerde glutamin sentazı inhibe ederek bitkilerin glutamin amino asidini üretmesini engeller. Bitkilerde glutamin üretimi işlemi sırasında bünyesindeki aşırı nitrojen ile amonyum üretirler. Bitkilerde glufosinat aracılığı ile glutamin üretimi bloke edilirse amonyum hücre içinde birikir. Bu da bitkiler için oldukça toksik etkinin artışına neden olmaktadır (Şekil 2) (3).

Şekil 2. Glufosinat yolağı

Herbisit Toleransı


Herbisit toleransı, bir bitkinin belirli bir herbisitin toksik etkilerine karşı koyma kabiliyetini ifade etmektedir. Herbisit toleransı olan bitkiler uygulanan kimyasal maddenin varlığında bile büyümeye devam edebilirler (Şekil 3).


Avantajları:

· Yüksek ürün verimi

· Esneklik-bitkinin büyümesi sırasında yabani otları kontrol etme imkanı

· Toprakta toksisitenin düşmesidir (4).

Şekil 3. Herbisit toleransı bulunan ve bulunmayan bitkilere uygulanan kimyasal maddenin sonucu bitkilerde meydana gelen değişimler

Herbisit Toleranslı Bitki Üretim Yolları

1- Mutant EPSPS geninin kullanılması

2- EPSPS geninin aşırı ekspresyonu

3- Yabancı bir gen tarafından herbisit detoksifikasyonu


1-Mutant EPSPS Geninin Kullanımı

Glifosata dirençli EPSP mutant genleri S.typhimurium’da tek baz değişikliğine (C-T) bağlı olarak prolin amino asidinin serine dönüşmesi sonucunda bulunmuştur. Bu mutasyon sonu meydana gelen enzim glifosata bağlanamamaktadır. Agrobacterium kullanılarak EPSP mutant geni vektör araçlığıyla tütün bitkisinde üretilmiştir. Fakat başarısız olmuştur. EPSP sentezi normalde kloroplastta gerçekleşirken mutant EPSP’ler sitoplazmada üretilmekte ve kloroplasta taşınımı gerçekleşmediği için başarısızlık meydana gelmiştir. Daha sonraki yıllarda mutant EPSP geni ile işaretli EPSP enzimi kloroplasta serbestçe girişi ve herbisitlere karşı direnç mekanizması gerçekleşmiştir (Şekil 4).

Şekil 4. Mutant EPSPS geni tütün bitkisinin DNA’sına Agrobacterium aracılığı ile transfer edilmesi sonucunda işaretli EPSPS enzimi kloroplasta serbestçe girerek herbisitlere karşı direnç mekanizmasını gerçekleştirir.

2- EPSPS Geninin Aşırı Ekspresyonu

Bir transgen yabani ot öldürücü herbisit glifosata (‘’RoundUp’’ olarak satılmaktadır) karşı direnç sağlayan EPSP sentaz bir viral promotör ile birleştirilerek füzyon gene elde edilir. Bu füzyon gen Agrobacterium’un Ti plazmidi içerisine sokularak rekombinant hale getirilir. Bu sayede EPSP füzyon geni taşıyan Ti plazmidi bitki kromozomuna entegre olur ve yüksek seviyede EPSP sentaz üreterek bitki glifosta karşı dirençli hale gelir (Şekil 5) (6).

Şekil 5. EPSPS geninin aşırı ekspre edilmesinin şematize edilmiş gösterimi

3- Yabancı Bir Gen Tarafından Herbisit Detoksifikasyonu

Bitkiye herbisitin aktif maddesini detoksifiye eden yeni bir enzimin sentezlettirilmesidir. Bu amaçla, detoksifikasyon yapan enzimin sentezinden sorumlu gen bitkilere aktarılmakta ve bunun sonucunda herbisitin aktif maddesi hedef molekülü etkileyemeyen bir bileşiğe çevrilmekte ve dolayısıyla hedef molekül herbisitin varlığında bile normal hücresel işlevini sürdürebilmektedir. Topraktaki mikroorganizmaların sahip olduğu glifosfat oksidaz enzimi izole edilerek bitkilere aktarılmıştır (2).








Kaynakçalar

1. Öğretmen Ayhan (2017). Pestisitler.Gıda Tarım ve Hayvan Bakanlığı.

2. Plant Biotechnology and Genetics-C. Neal Stewa

3. http://www.isaaa.org/resources/publications/pocketk/document/Doc-Pocket%20K10.pdf

4. Felsot, A.S. 2000. Herbicide Tolerant Genes: Part 1: Squaring up Roundup Ready Crops. Agrichemical and Environmental News 173: 8-15.

5. http://cropresistance101.yolasite.com/

6. http://www.mun.ca/biology/scarr/Glyphosphate_resistance.htm

0 görüntüleme

Türkiye'nin Tek Popüler Genetik Bilim Dergisi

Bezelye Dergi ISSN: 2587-0173

Bizi Takip Et
  • Beyaz Facebook Simge
  • Beyaz Instagram Simge
  • White Twitter Icon
  • Icon-gmail
  • kisspng-white-logo-brand-pattern-three-d
  • images
  • medium
  • Dergilik
  • YouTube

© 2019 by Bezelye Dergi