Ondokuz Mayıs Üniversitesi (OMÜ) Ziraat Fakültesi akademisyenleri, domates bitkisinde CRISPR-Cas9 teknolojisi ve aşılama sistemi kullanarak 'kuraklık stresine dayanıklı' domates genotipleri (tür, çeşit) geliştirecek.

OMÜ Ziraat Fakültesi Tarımsal Biyoteknoloji Bölümü öğretim üyesi Doç. Dr. Musa Kavas'ın yürütücülüğünü yaptığı “Domates Bitkisinde CRISPR-Cas9 Teknolojisi ve Aşılama Sistemi Kullanılarak Kuraklığa Toleransın ve Lateral Kök Sayısının Arttırılması” adlı projeyle kuraklık stresine dayanıklı domatesler yetiştirilmesi amaçlanıyor.

TÜBİTAK’tan 1 milyon 650 bin liralık destek

Türkiye Bilimsel ve Teknolojik Araştırma Kurumu (TÜBİTAK) tarafından 1 milyon 650 bin TL bütçe ile desteklenmeye hak kazanan projede; domates bitkisinde yer alan 4 adet gen susturularak (etkisiz hâle getirilerek) domates bitkilerinin daha büyük köklere sahip olması ve topraktan daha fazla su kullanması sağlanacak.

CRISPR-Cas9; daha hızlı, daha ucuz ve daha yüksek doğruluk oranına sahip bir teknoloji

CRISPR-Cas9, bir genom düzenleme aracı. Genetikçilerin ve tıp araştırmacılarının DNA üzerinde ekleme, çıkarma yapmalarına ya da  DNA dizilimini değiştirmelerine olanak tanıyan özgün bir teknoloji. Yani bugüne kadar kullanılan tekniklerin hepsinden daha hızlı, daha ucuz ve daha yüksek doğruluk oranına sahip olan CRISPR-Cas9, geniş bir uygulama yelpazesine de sahip.

Proje Yürütücüsü Doç. Dr. Musa Kavas: "Domates bitkilerinin kuraklığa toleranslı hâle gelmesini sağlayacağız"

Projeyle ilgili bilgi veren Doç. Dr. Musa Kavas, "Projemizde kuraklığa dayanıklı domatesler geliştirmeyi hedefliyoruz. Bunun için CRISPR-Cas9 teknolojisini kullanarak domates genomundaki 4 farklı gene bir dizi müdahalede bulunmayı planlıyoruz. Bu genlerin normalde 2 temel işlevi bulunuyor, bunlar gelişmekte olan domates bitkilerinin kök sayısını veya kök uzunluğunu azaltmak. CRISPR-Cas9 teknolojisiyle bu genleri susturarak (etkisiz hâle getirerek), genomu düzenlenmiş domates bitkilerinin daha büyük köklere sahip olmasını ve topraktan daha fazla su kullanmasını amaçlıyoruz. Diğer iki gen ise su kaybını arttırabilen genler. Bu genleri başarıyla susturarak stoma (gözenek) sayısını azaltacak ve daha kalın bir kütikül (dericik, ince zar) tabakası oluşturarak su kaybını minimize edeceğiz. Hedeflenen bütün stratejileri bir araya getirmek suretiyle hem lateral (yan, yanal) kök sayısını arttırıp hem de su kaybını azaltarak kuraklığa dayanıklı domates bitkileri elde etmeyi öngörüyoruz.” dedi.

“Gelecekte daha az su tüketen ve aynı verimi sağlayabilen bitki çeşitlerine olan ihtiyaç giderek artacak”

Dünyanın yaşadığı küresel iklim krizi ve bunun sonuçlarına işaret eden Proje Yürütücüsü Doç. Dr. Kavas, bu sürecin tarımsal üretim üzerindeki etkileri hakkında ise şunları dile getirdi:

“Küresel ısınma gibi çevresel zorluklarla mücadele ederken tarımsal üretimi olumsuz etkileyen faktörleri azaltmak önem arz ediyor. Gelecekte daha az su tüketen ve aynı verimi sağlayabilen bitki çeşitlerine olan ihtiyaç giderek artacak. Biz bu çalışmayı domates üzerinde yürütüyoruz, ancak bu teknikler dünya genelinde farklı bitkiler için de kullanılabilir. CRISPR-Cas9 tekniğiyle bitki genomları düzenlenebilir ve istenmeyen genlerin etkisiz hâle getirilmesi ve istenen genlerin güçlendirilmesi yoluyla yeni bitkiler geliştirilebilir.”

“Domates güvesine karşı dirençli bitkiler yetiştirmeyi hedefliyoruz”

Domates zararlıları ile farkı projeler de yürüttüklerini vurgulayan Doç. Dr. Kavas, sözlerine şöyle devam etti:

"TÜBİTAK projesi çerçevesinde yürüttüğümüz çalışmalarda CRISPR-Cas9 teknolojisini kullanarak domates bitkisinde genom düzenlemesi yapıyoruz. Bu kapsamda 3 TÜBİTAK projesi üzerinde çalışmaktayız. İlk projemizde, önemli bir domates zararlısı olan Kök-ur nematodu'na (gözle görülmeyen mikroskobik canlılar) karşı toleranslı domates türleri geliştirmeyi hedefliyoruz. CRISPR-Cas9 teknolojisi kullanarak domates genomunda bulunan çeşitli genlerin ifadesini arttırmayı deniyoruz. Bu projemiz hâlen devam etmekte ve şu anda kısmen başarılı sonuçlar elde etmiş durumdayız. İkinci projemizde ise domates güvesi adı verilen bir zararlıya karşı dirençli domates bitkileri geliştirmeyi amaçlıyoruz. Bu hedefe ulaşabilmek için domates yapraklarında bulunan trikom adlı dikenimsi yapıları arttırmaya ve aynı zamanda kütikül tabakasını kalınlaştırmaya çalışıyoruz. Bu amaçla CRISPR-Cas9 teknolojisinin farklı bir versiyonunu kullanıyoruz. CRISPR-Cas9 teknolojisi genellikle insanlar, hayvanlar ve diğer organizmalarda genetik değişiklikler yapmak için kullanılır. Bu teknolojide moleküler bir makas kullanılarak belirli bir gen bölgesi kesilir ve ardından bitki, bu bölgeyi tamir etmeye çalışır. Böylece istenmeyen bir gen susturulabilir ya da düşük ifade edilen bir genin ifadesi arttırılabilir. Bu teknoloji, 2020 yılında Nobel ödülü aldı ve genetik düzenleme alanında devrim niteliğinde bir buluş olarak kabul edildi. Bu teknoloji, genel olarak herhangi bir organizmada bulunan genlerin düzeltilmesi veya daha fazla ifade edilmesi amacıyla kullanılabilir. Dolayısıyla, ikinci projemizde domates bitkisinde bulunan genleri daha fazla çalıştırmayı hedefliyoruz."

Proje ekibi üyesi Prof. Dr. Ahmet Balkaya: “Bu çalışmanın bir aşamasında aşılı domates fidesi üretimi gerçekleştireceğiz”

Proje ekibinde yer alan Ziraat Fakültesi Bahçe Bitkileri Bölümü öğretim üyesi Prof. Dr. Ahmet Balkaya ise "Son yıllarda dünyada en güncel uygulamalardan biri, aşılı fide üretim teknolojisi. Bu teknoloji, iklim değişiklikleri ve toprak kökenli hastalık ve zararlıların artması gibi faktörlerle mücadelede organik ve geleneksel yöntemler arasında önemli bir yer edindi. Bu bağlamda aşılı domates fideleri, yaygın olarak kullanılan önemli bir çözüm yöntemi. Projemizin bir aşamasında aşılı domates fidesi üretimi gerçekleştirip diğer aşamalarda bitki üretimine geçiş yapmayı planlıyoruz." şeklinde konuştu.

CRISPR-Cas9: Nobel ödüllü gen düzenleme yöntemi

Nobel Kimya Ödülü, 2020 yılında "DNA zincirlerini kesmeye ve yeniden birleştirmeye olanak sağlayan CRISPR-Cas9 sisteminin geliştirilmesine katkılarından ötürü" Fransız mikrobiyolog Emmanuelle Charpentier ile ABD'li biyokimyacı Jennifer A. Doudna'ya verildi.

“DNA'da Ameliyat Yapabilen Teknoloji” olarak da anılan CRISPR-Cas9, 2020 Nobel Kimya Ödülü ile bilim dünyasında heyecan yaratan bir uygulama. En kısa ve doğru şekliyle CRISPR-Cas9, bir genom düzenleme aracı. Yani genetikçilerin ve tıp araştırmacılarının DNA üzerinde ekleme, çıkarma yapmalarına ya da  DNA dizilimini değiştirmelerine olanak tanıyan özgün bir teknoloji. Bugüne kadar kullanılan tekniklerin hepsinden daha hızlı, daha ucuz ve daha yüksek doğruluk oranına sahip olan CRISPR-Cas9, geniş bir uygulama yelpazesine de sahip.

Genetik manipülasyon yöntemleri içinde şu an var olan en basit, çok yönlü ve duyarlı teknik olan CRISPR-Cas9’i oluşturan unsurları şu şekilde incelemek mümkün:

CRISPR’ın açılımı “Clustered Regularly Interspaced Palindromic Repeats”. Tanımın Türkçe’de henüz net bir çevirisi olmamakla birlikte “Düzenli Aralıklı Palindromik Tekrar Kümeleri” şeklinde çevirmek mümkün.

CRISPR ile kastedilen; canlının DNA dizisi üzerinde CRISPR lokusunu (lokus: genlerin DNA üzerindeki fiziksel yerleşim yeri) tanımlayan gen dizileri. Bunlar cas genleri, onu takip eden lider dizi ve sonrasında gelen tekrar (repeat) ve aralık (spacer) dizileri. Tekrar dizileri, bir canlı için tamamen aynı olmakla birlikte bu tekrarların arasındaki aralık dizileri birbirinden farklılık göstermekte. Cas ise bu bağışıklık sisteminde görev alan proteinlerin genel adı.

CRISPR-Cas9 ile ilgili bilginin kaynağına buradan ulaşabilirsiniz.