BİTKİ BİYOTEKNOLOJİSİ

7/26/2019 BTK BYOTEKNOLOJS

1/103

BTKBYOTEKNOLOJS


2/103

Bitkiler ana reticilerdir

! Bitkiler gneten aldklar enerjiyi kimyasal baenerjisinedntrdkleri iin ana besin kaynamzdr.

! Bitkilerden besin maddelerinin yan sra fiber lifler, ilaetken maddeleri, endstriyel bileikler ve yaktlar da eldeedilebilmektedir.

Prof. Dr. Bekta!TEPEKaynak: Biotechnology (An Introduction) -

Susan S. BARNUM

2


3/103

Bitkiler ana reticilerdir

! Biyoteknolojik gelimeler ve tarmsal uygulamalarsayesinde hastalk ve zararllara direnli bitkiler retilmive

tbbi uygulamalar iin nemli proteinler elde edilmitir.


Susan S. BARNUM

3


4/103

Transgenik bitkiler

! Transgenik bitkiler, yeni DNAnn bitki DNAsna entegreedilmesi ile elde edilir.

! Transforme tohumlardan, dokular ya da hcreler rejenereedilerek tm bir bitki yetitirilir.

! Transgenik bitkiler transkripsiyon ve translasyonun naslkontrol edildiini aratrmak iin olduka elverilidir.


Susan S. BARNUM

4


5/103

Transgenik bitkiler

! Genetik manplasyonlar ile arzu edilen bitkileri retmekiin yeni zellikler eklemek mmkndr.

! Bugn genetik olarak deitirilmiok sayda bitkimevcuttur.

! Domates, soya, havu, kanola, patates, msr, pirin,ayiei, avdar, pancar, armut, elma ve kabakbunlardan yalnzca birkadr.


Susan S. BARNUM

5


6/103

Transgenik bitkiler

! 1994de Birleik Devletlerde ilk GM bitki ticari olarakyetitirilmitir.

! 2 yl ierisinde 6 milyon dnm GM bitkiye ulalmtr.

! 1998 ylnda Birleik Devletlerde yetitirilen bitki miktar 58milyon dnme, dnya genelinde ise 70 milyon dnmeulamtr.

!

Bugn Birleik Devletlerde yetitirilen bitkilerin en az % 70iGMdir.


Susan S. BARNUM

6


7/103

Bitki doku kltr

! Bitki doku kltr, bitkisel organlarn, embriyolarn,tohumlarn ya da hcrelerin steril in vitrokltr ortamnda

yetitirilmesi tekniidir.

! Bitkisel hcreleri hayvansal hcrelerden ayran nokta,farkllamhcrelerin tekrar farkllamamhcreleredntrlebilmesidir.


Susan S. BARNUM

7


8/103

Bitki doku kltr

! Bu hcreler tekrar farkllaarak tm bir bitkiyi rejenereedebilir.

! lk doku kltr giriimi 1902 ylnda gerekletirilmive ilkbaarl kltr 1939 ylnda havu bitkisi ile elde edilmitir.


Susan S. BARNUM

8


9/103

Bitki doku kltrnn faydalar

!

stenilen bitkinin binlerce genetik klonu retilebilir (rn; yapalmiyesi).

! Hastalk ve herbisitlere direnli bitki trleri seilebilir.

! Meristematik dokulardan balatlan kltrler ile virstenarndrlmbitkiler elde edilebilir.


Susan S. BARNUM

9


10/103


! Patates ve ilek bitkileri her sezon virsten arndrlmkltr hatlarndan elde edilmektedir.

! Doku kltr klasik yntemlere gre daha hzl sonularvermektedir.

! Genellikle kk bir para bitki dokusundan (eksplant)balatlabilmektedir.


Susan S. BARNUM

10


11/103


! Kltr ortamnda spesifik oranlarda bulunan bymehormonlarnn etkisiyle blnmeyen hcrelere tekrar

meristematik yetenek kazandrlr.

! Farkllambir hcrenin bu zelliinin ortadankaldrlmasna de-differentation, elde edilen hcreynna da kallus ad verilmektedir.


Susan S. BARNUM

11


12/103


! Kallus dokusu re-differentation adl sre ile tekrarfarkllatrlr ve belirli bir bitkisel organ ya da bitkinin

tamamn oluturabilir.

! Bir bitkisel hcrenin tm bir bitkiyi rejenere edebilmeyeteneine totipotensi denir.


Susan S. BARNUM

12


13/103

Totipotensi


Susan S. BARNUM

13


14/103

Hcre kltr tipleri

! 1. Kallus kltr: Farkllamas ortadan kaldrlmhcrelerden, tekrar farkllamdokularn elde edilmesidir.


Susan S. BARNUM

14


15/103

Hcre kltr tipleri

! 2. Sspansiyon kltr: Sv besi ortamnda hcrelerin yada hcre ynlarnn kltrdr.


Susan S. BARNUM

15


16/103

Hcre kltr tipleri

! 3. Protoplast kltr: Hcre duvarlar uzaklatrlmbitkiselhcrelerin kltrdr.


Susan S. BARNUM

16


17/103

Hcre kltr tipleri

! 4. Embriyo kltr: zole edilmiembriyolarn kltrealnmas tekniidir.


Susan S. BARNUM

17


18/103

Hcre kltr tipleri

! 5. Tohum kltr: Tohumlarn tm bir bitkiyi rejenere etmekzere kltre alnmasdr.


Susan S. BARNUM

18


19/103

Hcre kltr tipleri

! 6. Organ kltr: Anter, kk, tomurcuk ya da gvde gibieitli bitki organlarnn kltre alnmasdr.


Susan S. BARNUM

19


20/103

Mikropropagasyon

! Bu teknikte istenilen zellikteki bitkilerklonlanarak genetik olarak birbirine

zdebireyler retilebilir.

! Bu srece, in vitro klonalpropagasyon ya damikropropagasyon ad verilir.

! Aratrclar tek bir bitkiden oksayda bitki rejenerasyonugerekletirmek iin bu tekniikullanr.


Susan S. BARNUM

20


21/103

Mikropropagasyon

! Mikropropagasyonun ekonomikdeeri ok yksektir.

! Spermarketlerde satlan birok ssbitkisi, tahllar, ilek, muz, patates,domates ve pek ok tbbi bitki buteknikle retilir.

! Mikropropagasyon, milyar dolarlk birendstrinin temelini oluturur.


Susan S. BARNUM

21


22/103

Mikropropagasyon

! Bugn Malezyada retilmekte olanyapalmiyeleri 1960lardan buyana doku kltr yntemleriyle

yetitirilmektedir.

! Bu ekilde palmiyeler yalnzcayksek miktarda retilmekle kalmaz(% 30 daha fazla), ayn zamandaksa srede hasat edilerek maliyetide drr.

!

Palmiye ya besin endstrisindesklkla kullanld iin ekonomikadan ok nemlidir.


Susan S. BARNUM

22


23/103

Yapalmiyesi


Susan S. BARNUM

23


24/103

Mikropropagasyonun aamalar

! Steril eksplant kltrlerinin balatlmas: Eksplant verimi,kontaminasyonu engellemek iin doku yzeyinin

sterilizasyonu, eksplantlarn besi ortamna aktarlmas.

! Gvde geliimi: Besi ortamndaki eksplantlardan gvdegeliimi.

! Kk Geliimi: Besi ortamndaki eksplantlardan kk geliimi.

!

Kontroll koullar altnda bitkilerin topraa transferi.


Susan S. BARNUM

24


25/103

Mikropropagasyon

! Kltr ortamnda mineralmaddeler, baz vitaminler,

sukroz, oksin ve sitokinin gibibitki byme dzenleyicilerininbelirli oranlardan bulunmasgerekmektedir.

! Besi ortamna kkmiktarlarda oksin ve sitokininilavesi, oklu gvdeoluumunu salar.


Susan S. BARNUM

25


26/103

Somatik embriyolar

! Kltrdeki somatik bitki dokusundan embriyoidler adverilen embriyo benzeri yaplar retilebilir.

! Embriyoidler, oksin grubu hormonlar kullanlarak,dorudan somatik bitkisel dokulardan balatlabilir.


Susan S. BARNUM

26


27/103

Somatik embriyolar

! Embriyoidler ayrca hormonal kompozisyonda deiiklikleryaplarak kallus dokusundan da balatlabilirler.

! Bu ilemde kallus oluumu sresince yzeye yakn ksmdaok sayda embriyoid meydana gelir.

! Bu yntem ile bitkicik ad verilen binlerce kk bitkiretilebilr.


Susan S. BARNUM

27


28/103

Somatik embriyolar


Susan S. BARNUM

28


29/103

Somatik embriyolar

! Somatik embriyolar ayn zamanda sv sspansiyonkltrlerinde de retilebilir.

! Bu ilemde kaynak doku tek bir hcre olabilecei gibiyaprak ya da kallus dokusu da olabilir.

! Doku kullanlmas durumunda ncelikle hcrelerinayrlmas ve hcre duvarlarnn sellaz ve pektinazenzimleri ile sindirilmesi gerekir.


Susan S. BARNUM

29


30/103

Somatik embriyolar

! Sv kltr ortamnda protoplastlar yeniden duvar oluturur,blnr ve kk gruplar olutururlar.

! Bu hcre gruplar agarl besi ortamna alnarak embriyoidoluumu salanabilir.

! Somatik embriyogenez ile pirin, patates, domates,ayiei ve kabak gibi pek ok bitki retilmitir.


Susan S. BARNUM

30


31/103

Somatik embriyolar

! Sv besi ortamlarnda baz bitkilerin genilekli ticariretimi gerekletirilebilir.

! Genihacimli biyoreaktrler kullanlarak milyonlarcaembriyo elde edilebilir.

! Bu ekilde; domates, patates, begonya, Afrika menekesive zambakgiller baaryla retilebilmektedir.

!

Otomatik sistemlerde saatte 8000den fazla bitki topraaaktarlabilmektedir.


Susan S. BARNUM

31


32/103

Sentetik tohumlar

! Somatik embriyoidler ayrca sentetiktohum retiminde de kullanlrlar.

! Kltr ortamnda agar ve dierjelletirici bileenlerle paketlenirler.

! Her bir embriyoid, bymedzenleyicileri, fungisidler ve eitlibesin maddeleri ieren jelimsikapsllerle kuatlrlar.


Susan S. BARNUM

32


33/103

Fitokimyasallar

! Bitkiler primer metabolitlerin yan sra sekondermetabolitler de sentezlemektedir.

! Bu bileikler bitkilerin geliimi asndan dorudan nemliolmadklar halde, arpc biyolojik aktivitelere sahiptirler.

! Bugn bitkiler aleminde en azndan 50.000 eitfitokimyasal bulunduu tahmin edilmektedir.


Susan S. BARNUM

33


34/103

Fitokimyasallar

! Bu bileiklerin bir ksm bitkileri; memelilere, bceklere vepatojenlere kar korumaktadr.

! Dier bazlar ise tozlamay cazip hale getirmekte vetohumlarn dalmn salamaktadr.

! Bu fitokimyasallarn byk bir ksm tatlandrc,renklendirici, ila etken maddesi ya da bcek ldrcolarak kullanlmaktadr.


Susan S. BARNUM

34


35/103

Fitokimyasallar

!

nsanlar bitkilerden elde ettikleri bileikleri binlerce yldrkullanmaktadrlar.

! Dnya nfusunun yaklak % 75i tedavi gereksinimleri iinilk etapta bitkilere bavurmaktadr.

! Birleik Devletlerde bitkilerle tedavi genioranda kabulgrmese de, ilalarn % 25i dorudan bitkilerdensalanmaktadr.


Susan S. BARNUM

35


36/103

Fitokimyasallar

! Bu ilalar arasnda aspirin (asetil salisilik asit), digoxin,vinblastin, vinkristin ve taxol sadece birkadr.

! Bitkisel bir maddeden ila gelitirme aamalar ksacayledir:


Susan S. BARNUM

36


37/103

la gelitirme aamalar

! Bitkisel ztler, biyolojik aktivite testlerine tabi tutularakaktif madde tespit edilir.

! Etkinliin artrlmas ve yan etkilerin azaltlmas iin aktifmadde baz durumlarda kimyasal olarak modifiyeedilebilir.

! Bundan sonraki aama ise klinik almalarngerekletirilmesidir.


Susan S. BARNUM

37


38/103

Baz fitokimyasallarn perakendeticaret hacmi


Susan S. BARNUM

38

Tbbi

Ajmalicine 5

Codeine 90-100

Corticosteroids 300Ephedrine, pseudoephedrine 100

Quinine 50

Vinblastine, vincristine 50-75

Cardamon 25

Cinnamon 4-5Spearmint 85-90

Vanilla 15

Tarmsal "nsektisit

Pyrethrins 20


39/103

Doku kltr neden avantajldr?

! Tbbi bitkilerin byk bir ksm tropik ve sub-tropikblgelerde yetimektedir.

! Bitkilerin toplanmas ve ztlenmesi olduka maliyetli biritir.

! Bu ilem ayrca biyolojik eitlilie de zarar vermektedir.


Susan S. BARNUM

39


40/103


! Bitkilerin yetitii blgeler ayrca politik adan kaosierisinde olabilmektedir.

! Bitki hcre kltr teknikleri ile bu ve bununla ilikili pekok sorun zlebilmektedir.

! Kltr sistemlerinde hedef metabolitin retimi bazdurumlarda ana bitkidekinden daha yksekolabilmektedir.


Susan S. BARNUM

40


41/103


! Hcrelerin kltre alnd genilekli biyoreaktrler, oksk kontrol altnda tutulmaktadr.

! Kltrdeki hcrelerin, hedef metaboliti daha yksekoranda reten hatlar gelitirildiinde maliyet daha daazalmaktadr.

! Dier yandan kltr devam ettirildii srece buradakihcreler sonsuz rn kayna salamaktadr.


Susan S. BARNUM

41


42/103

Shikonin

! Shikonin, Lithospermum eritrorhizondabulunan krmz renkli bir pigmenttir.

! Krem, kozmetik ve boyalarn yapmndakullanlmaktadr.

! retim sreci, Kyoto niversitesinden ikiJapon aratrmac tarafndangelitirilmitir (Y. Fujita ve M. Tabata).


Susan S. BARNUM

42


43/103

Shikonin

! Kltr balang materyali olarak tek hcreler veyaprotoplastlar kullanlmtr.

! Aratrmaclar 750 lt kapasiteli biyoreaktrlerde litrebana 1.6 g shikonin elde etmilerdir.

! Kltr ortam parametreleri optimize edilerek bu oranbugn 1.5-4.0 g/l dolaylarna ykseltilmitir.


Susan S. BARNUM

43


44/103

Gelimekte olan lke ekonomilerinedikkat !!!

! Biyoteknolojik gelimelerin, gelimekte olan lkelerinekonomilerine olumsuz etki yaratabilecei sylenebilir.

! Bu zellikle tropik ve sub-tropik kuak lkelerini etkileyebilir.

! Bugn birok metabolit halen dorudan bitkininkendisinden elde edilmektedir.


Susan S. BARNUM

44


45/103

Gelimekte olan lke ekonomilerinedikkat !!!

! Ancak biyoteknolojik sistemlerin gelimesi ile ileride bunagerek kalmayabilir.

!

Dolaysyla bitkilerin retiminden gelir salayan lkeler iinbir darboaz kanlmazdr.


Susan S. BARNUM

45


46/103

Protoplast fzyonu

! Farkl bitki trlerinden ya da genuslardan elde edilenprotoplastlarn birletirilerek yeni bir bitki trnn ortaya

karlmasdr.!

Protoplastlar birletirilirken kimyasal ajanlar ya daelektroporasyon kullanlr.


Susan S. BARNUM

46


47/103

Protoplast fzyonu

! Bu ilem sonucunda iki farkl protoplastn genetikmateryali birleir ve yeni zelliklere sahip bir hibrit hcre

oluur.!

Bu hibrit hcre genetik adan donr hcrelerden farkldr.

! Bu teknik zellikle doal yollardan birbiriyle aprazlanmasmmkn olmayan bitkilerin bir araya getirilmesindekullanlr.


Susan S. BARNUM

47


48/103

Somaklonal varyasyon

! Bitki doku kltrleri tarafndan gelitirilen genetik eitliliesomaklonal varyasyon ad verilir.

!

stenilen zelliklerde besin ve ss bitkilerininyetitirilmesinde kullanlan bir tekniktir.


Susan S. BARNUM

48


49/103


! Msr: Herbisit direnlilii

! Buday: Tane rengi ve says

! Arpa: Tane says

! Soya: Protein ve yaierii

! Domates: Erken ieklenme, meyve rengi


Susan S. BARNUM

49


50/103


! Havu: Yksek karoten ierii

! Yulaf: Tohum says ve tane says

! Patates: Verim

!

eker kam: eker ierii, verim, hastalk direnci


Susan S. BARNUM

50


51/103


! Somaklonal varyasyon ayn zamanda eitli streskoullarna (tuzluluk, ar metal, kuraklk, bcek direnci)

dayankllk ve tohum kalitesinin artrlmasnda dauygulanabilir.

! Bu yntemin baarsn etkileyen faktrler arasnda

! Eksplant kaynann kalitesi,

! Kltr uzunluu,

!

Kltr koullar v.b. saylabilir.


Susan S. BARNUM

51


52/103


! Somaklonal varyasyon, kromozom say ve yapsndameydana gelen deiikliklerle de olur.

!

Bunlar arasnda;

! Kromozomlarn yeniden dzenlenmesi,

! Tek bir gende meydana gelen mutasyonlar,

! Gen amplifikasyonlar ve

! Hareketli genetik elemanlarn aktivasyonu

bulunmaktadr.


Susan S. BARNUM

52


53/103

Germplazm muhafazas

! Tarihsel adan ok eski yllardan gnmze gelebilenbitki trleri, birok olumsuz evre kouluna kar olduka

dayankldr.!

Binlerce yllk genetik seilim (doal seilim) srecindenbaar ile geebildikleri iin gelecek kuaklaraaktarlmalar byk nem arz etmektedir.

! Bu bitki trlerini koruyarak gelecek nesillere aktarmak

germplazm muhafazas ile mmkndr.


Susan S. BARNUM

53


54/103

Gen bankalar

! Dnya genelinde yaygn pek ok lkede binlerce bitkitrnn depoland gen bankalar mevcuttur.

!

Bu merkezler hrszla kar ciddi gvenlik nlemleri ilekorunmakta ve yangn, deprem, sel gibi afetlere karkorunakl ina edilmektedir.


Susan S. BARNUM

54


55/103

Gen bankalar

! Ancak gen bankalarnda bulunan birok tohum vevejetatif doku, uzun sreler boyunca saklanamaz.

!

Tohumlarn bulunduu ortamdaki s ve nem oran kontrolaltnda tutulmal ve periyodik aralklarla canllk testleriyaplmaldr.


Susan S. BARNUM

55


56/103

Gen bankalar

! Belirli aralklarla tohumlar imlendirilmeli ve bir sonrakijenerasyonun tohumlar da saklanmaldr.

!

Bitkilerden tohum retilememesi durumunda doku kltrsistemleri uygulanmaldr.


Susan S. BARNUM

56


57/103

Cryopreservation

! Bitkisel dokular, gelecek nesillerin kullanm iinsaklamann bir baka yolu da dondurarak muhafaza

etmektir.!

Bitkiler sv nitrojende (-196 oC) muhafaza edilebilir.


Susan S. BARNUM

57


58/103

GM bitkiler

! Biyoteknolojinin en hzl gelien alanlarndan birisi degenetii deitirilmi(GM) bitkilerdir.

!

Birou Birleik Devletlerde olmak zere ok sayda bitkitr dnya genelinde sahaya aktarlmtr.


Susan S. BARNUM

58


59/103

GM bitkilerekazandrlan zellikler

! Bcek direnlilii (msr, patates, pamuk, domates)

! Herbisit direnlilii (msr, soya, pamuk, pirin, ekerpancar, kanola)

! Virs direnlilii (kabak, patates)

! Yaieriinin artrlmas (kanola, soya)

!

Polen kontrol (msr)


Susan S. BARNUM

59


60/103

Agrobacterium tumefaciens ve bitkitransformasyonu

! Bitkilerin totipotensi zelliinden dolay kk bir miktarbitki dokusundan ya da tek bir hcreden bitki

rejenerasyonu mmkndr.!

Aratrmaclar gen aktarm yoluyla yabanc bir geni bitkihcresine aktarmve bu hcreden tm bir bitkiyirejenere etmilerdir.


Susan S. BARNUM

60


61/103

Agrobacterium tumefaciensve bitkitransformasyonu

! Sz konusu gen bitkide ifade edilmekle kalmaz, aynzamanda bitkisel genomun bir paras olarak sonraki

kuaklara aktarlabilir.

! Sonuta elde edilen bitkiye transgenik bitki, gene detransgen ad verilmektedir.


Susan S. BARNUM

61


62/103


!Agrobacterium tumefaciens bitkilerde kahverengi galoluumuna yol aar.

!

Bu nedenle ekonomik nemi olan baz tarmsal bitkilerdekayba yol aar.

!Agrobacteriumda Ti plazmidi ad verilen bir plazmitbulunmaktadr.


Susan S. BARNUM

62


63/103


! Ti plazmidi ierisinde vir genleri ve T-DNA blgesibulunmaktadr.

!

vir genlerinin rn olan proteinler bitki zerindeki yaralblgede enfeksiyona yol aarlar.

! vir proteinlerinin dier bir grevi de T-DNA y bitkihcresinin kromozomuna entegre etmektir.


Susan S. BARNUM

63


64/103



Susan S. BARNUM

64


65/103


! T-DNA, bitkisel promotrlere sahip olduu iin bakterihcresinde ifade edilmez.

!

Aratrmaclar, T-DNA blgesine yabanc bir genyerletirerek bu geni bitki kromozomuna yerletirmeyibaarmlardr.


Susan S. BARNUM

65


66/103

Genetik mhendislik uygulamalar

! 2002 ylnda Besin ve Tarm Politikalar Merkezinin (NCFAP)yaymlad rapora gre biyoteknoloji endstrisi, 14 milyar

deerinde ilave gda maddesi retimi sa

lam

tr.

! Dnya genelinde iftilik gelirinin 2.5 milyar $ artt tespitedilmitir.


Susan S. BARNUM

66

K k Bi t h l (A I t d ti )


67/103

Genetik mhendislik uygulamalar

! Biyoteknolojik uygulamalar sonucunda pestisit kullanm163 milyon daha azalmtr.

!

Gnmzde genetik mhendislik uygulamalaryla retilensoya, msr, pamuk, kabak ve kanoladan ayn arazide 4milyar daha yksek verim alnmtr.

! Sadece bu rnlerden iftinin kar 1.5 milyar $ dahaartmve pestisitlere 46 milyon daha az para

harcanmtr.


Susan S. BARNUM

67

K k Bi t h l (A I t d ti )


68/103

Bitkilere genetik mhendislik teknikleriile aktarlan zellikler

! Bugne kadar bitkilere genetik mhendislik uygulamalarile ok sayda zellik kazandrlmtr.

!

Ancak bunlardan birou deneysel llerde kalmveticari deer kazanamamtr.


Susan S. BARNUM

68

Kaynak: Biotechnology (An Introduction)


69/103

Bitkilere genetik mhendislik teknikleriile aktarlan zellikler

! Bugn bitkilere genetik uygulamalarla aktarlan ve ticarideer tayan 6 ana zellik bulunmaktadr:

!

Herbisit direnlilii!

Bceklere direnlilik

!

Virslere direnlilik

! Yaieriinin artrlmas

! Meyve olgunlamasnn geciktirilmesi

! Polen kontrol


Susan S. BARNUM

69



70/103

Herbisit direnlilii

! Yabanc otlar; besin maddeleri, gne ve su asndantarmsal rnlerle rekabete girerler.

!

Tarm sektrnde yabanc otlarla mcadele iin herbisitlerkullanlr.

! 1966-1991 yllar arasnda Birleik Devletlerde kullanlanherbisitlerin yaklak maliyetinin 495 milyon (yaklak 10milyon $) olduu tahmin edilmektedir.


Susan S. BARNUM

70



71/103

Herbisit direnlilii

! iftiler bugn 100den fazla kimyasal maddeuygulamaktadr.

!

Ancak tarmsal rnlerde halen yaklak % 12 kayp szkonusudur.

! Kullanlan herbisitler, zellikle imlenme dnemindebitkilere zarar vermektedir.


Susan S. BARNUM

71

Kaynak: Biotechnology (An Introduction) -


72/103

Herbisit direnlilii

! Tarmsal bitkileri genetik adan modifiye ederek genispektrumlu herbisit direnlilii salanabilir.

!

Bugn herbisit reticisi firmalar, bu herbisitlere direnli GMbitkileri de beraberinde retmektedir.


Susan S. BARNUM

72



73/103

Herbisit direnlilii mekanizmalar

! Genetik olarak herbisit direnlilii salamann baz yollarvardr.

!

Bunlardan birisi herbisitin baland hedef blgenin yapsnndeitirilmesidir.

! Dier bir mekanizma ise herbisitin toksik etkisini ortadankaldracak yeni bir proteinin retilmesini salamaktr.


Susan S. BARNUM

73



74/103

rnekler

Prof. Dr. Bekta!TEPEKaynak: Biotechnology (An Introduction)

Susan S. BARNUM

74

Herbisit Direnli GM Bitkiler

Glyphosate Soya, msr, kanola, pamuk,

!ekerpancar

Glufosinate Soya, msr, kanola, pamuk,

!ekerpancar, pirin

Bromoxynil Pamuk

Sulfonylurea Pamuk ve keten

P f D B kt TEPEKaynak: Biotechnology (An Introduction) -


75/103

Bcek direnlilii

! Canl organizmalar tarafndan retilen biyopestisitler,aratrmaclar iin nemli bir balang noktas olmutur.

!

Biyopestisitlerin en iyi bilinenlerinden birisi Bt toksinleridir.

! Bt toksinleri (proteinleri) Bacillus thrungiensisdebulunmaktadr.

! Bt bazl bcek direnliliine sahip pamuk ve msr en iyi

bilinen bitkilerdir.

Prof. Dr. Bekta!TEPEKaynak: Biotechnology (An Introduction)

Susan S. BARNUM

75

P f D B kt TEPEKaynak: Biotechnology (An Introduction) -


76/103

Bcek direnlilii

! Monsanto tarafndan retilen Bt varyetelerinin ouayn zamanda glyphosate direnliliine de sahiptir.

!

Aventis tarafndan retilen ve Starlink ad verilen Btmsr varyeteleri de ayn herbisite kar direnlidir.

! 1990l yllarda birok bitkisel proteaz inhibitr,biyopestisit olarak kullanlmak zere test edilmitir.

Prof. Dr. Bekta!TEPEay a otec o ogy ( t oduct o )

Susan S. BARNUM

76

Prof Dr Bekta! TEPEKaynak: Biotechnology (An Introduction) -


77/103

Bcek direnlilii

! Bcekler ounlukla depo edilmekte olan tarmsalrnlere zarar vermektedir.

!

Proteaz inhibitrleri kullanlarak bitkisel rnlerin korunmasmmkndr.

! Proteaz inhibitrleri, yaralanma durumunda bitkilertarafndan retilen doal bileiklerdir.

Prof. Dr. Bekta!TEPEy gy ( )

Susan S. BARNUM

77



78/103

rnekler

! Bezelye tripsin inhibitr geninin ttn bitkisine aktarlmas

! Patates proteaz inhibitr geninin pirince aktarlmas

! Bezelye tohumlarnn pamuk kurduna kar !-amilazinhibitr geni ile transforme edilmesi

Prof. Dr. Bekta!TEPEy gy ( )

Susan S. BARNUM

78



79/103

Tolerans geliimi

! Bt toksinleri gnmzde etkili bir yntemdir.

! Ancak bitkiler zerinden beslenen bcekler, bitkilerle

birlikte evrimlemektedir (co-evolution).

! Aratrmaclar bu canllarn zamanla bu pestisitlere dediren gelitirebileceini dnmektedir.

! Bu nedenle yeni nesil pestisitlerin aratrlmas

gerekmektedir.

Prof. Dr. Bekta!TEPESusan S. BARNUM

79



80/103

Virs direnlilii

! Viral hastalklardan dolay her yl milyonlarca dolar zararmeydana gelmektedir.

!

Virsleri bir bitkiden dierine tayan bcekleri (afidler)kontrol altna almak iin ok sayda kimyasalkullanlmaktadr.

! Buna ramen viral hastalklar kontrol altna almak okzordur.


80



81/103

Virs direnlilii

! Viral hastalklar; yapraklarda sararma ve beneklenme,meyvelerin deforme olmas ve gelime gerilii gibisemptomlara yol aar.

! Enfeksiyon srasnda virs DNAs bitki hcresine girerekbinlerce kopyasn oluturur.

! Virsn konak hcrede remesinin temelinde klf proteiniretimi bulunmaktadr.


81


S S


82/103

Virs direnlilii

! Genetik olarak virslere dayankl hale getirilmibitkihcreleri, viral klf proteininin retimini imkansz hale getirir.

!

Gnmzde sar kabak, patates ve papaya bitkilerinegenetik mdahalelerle virs direnlilii kazandrlmtr.


82

Prof. Dr. Bekta! TEPEKaynak: Biotechnology (An Introduction) -

S S BARNUM


83/103

Yaieriinin artrlmas

! Bitkiler farkl tiplerde yalar retmektedir.

! Bu yalarn her biri spesifik bir endstriyel amala

kullanlmaktadr.

! rn; fstk ve kanola ya piirme amacyla kullanlrkenjojoba ya kozmetikte kullanlmaktadr.


83


S S BARNUM


84/103

Yaieriinin artrlmas

! Baz soya ve kanola varyeteleri genetik mdahalelerlebesinsel deeri daha yksek yalar retebilir durumagetirilmilerdir.

! Yine bu tekniklerle retilen hindistan cevizi ve palmiyeyalar sabun ve deterjan yapmnda kullanlmaktadr.

! Genetik modifikasyonlar sonucunda yaasidi karbonsaysnda baz deiiklikler meydana getirilmektedir.

o e a!Susan S. BARNUM

84


Susan S BARNUM


85/103

Meyve olgunlamasnn geciktirilmesi

! Meyve olgunlamasnn geciktirilmesinden sorumlugenlerin aktarld en iyi bilinen rnek domatestir.

!

Ticari deer asndan domatesin tarladan toplandktansonra markete gelene kadar dayanmas gerekmektedir.

! Geleneksel yntemlerle yetien domates, arolgunlama ve yumuamay engellemek iin ksmen yeilhalde toplanr.

!Susan S. BARNUM

85


Susan S BARNUM


86/103

Meyve olgunlamasnn geciktirilmesi

! Satnoktasna ulatnda etilen ile olgunlatrlr.

! Ancak bu sre, domatesin kendine has tat ve

kokusunun kaybolmasna yol aar.

! GM domatesler tamamen kzarncaya kadar tarladakalabilir.

! Toplandktan sonra da uzun sre sertliini koruyan

domateslerde tat ve koku kayb da meydana gelmez.

!Susan S. BARNUM

86


Susan S BARNUM


87/103

Polen kontrol

! Hibrit bitkiler, ayn bitki trnn birbirine uzak varyetelerininaprazlanmas sonucunda elde edilir.

!

Bu bitkiler, ebeveynlerine gre daha uzun, daha verimliveya evresel stres koullarna kar daha dayanklolabilir.

! Hibrit bitki oluturulurken bitkinin kendi kendini dllemesiniengellemek gerekmektedir.

Susan S. BARNUM

87


Susan S BARNUM


88/103

Polen kontrol

!

te genetik mdahalelerle polen kontrolnn salanmasburada devreye girmektedir.

!

Bitkinin kendi kendini dllemesini engellemek iin bitkidendii reme organlarnn el yordamyla uzaklatrlmasgerekir.

! Ancak genetik mdahalelerle erkek-ksr bitkiler meydanagetirilebilir.

Susan S. BARNUM

88


Susan S BARNUM


89/103

Polen kontrol

! Bir bakteri tr olan Bacillus amyloliquefaciens, barnoseadl bir protein retir.

!

Bu protein polen retimini bloke eder.

! aprazlanacak bitki varyetelerinden birine bu geninentegre edilmesi ile aprazlama etkinlii artrlr.

Susan S. BARNUM

89


Susan S BARNUM


90/103

Genetii deitirilmibesinler

! Birleik Devletlerde, ilenmibesinlerin % 60dan fazlasGM bitkilerden olumaktadr.

!

Bunlar arasnda en sk karmza kanlar msr, soya,kanola ve pamuktur.

! Bugn Birleik Devletlerde 12 farkl GM bitkinin kullanmyasal olarak kabul edilmitir.

Susan S. BARNUM

90


Susan S. BARNUM


91/103

Soya

! 2000 yl verilerine gre Birleik Devletlerde yetitirilensoyann yaklak % 74 GMdir.

!

Bu bitki; ya, soya unu, soya sosu ve soya proteiniretiminde kullanlmaktadr.

Susan S. BARNUM

91


Susan S. BARNUM


92/103

Soya

! Ancak soyada bulunan P34 adl protein allerjen birmaddedir ve ar tketimi duyarl bireylerde iddetlireaksiyonlara yol amaktadr.

! Aratrmaclar 2003 ylndan bu yana P34 genini bubitkiden elimine etmek iin almaktadrlar.

92


Susan S. BARNUM


93/103

Msr

! 2002 yl verilerine gre Birleik Devletlerde yetitirilenmsrn % 32si GMdir.

!

Bu bitki msr ya, msr urubu, msr unu, msr niastas,gluten, fruktoz gibi tatlandrclar, dekstroz, sorbitol, alkolve C vitamini gibi besin katk maddelerinin yapmndakullanlmaktadr.

93


Susan S. BARNUM


94/103

Msr

! Genetik mdahalelerle msra kazandrlan en nemlizellik bceklere kar direnliliktir (Bt proteinleri).

!

Dier bir zellik ise herbisitlere direnliliktir.

! 2000 yl verilerine gre Birleik Devletlerde yetitirilen GMmsrlarn %72sinde Bt genleri, % 24nde herbisit direnlilikgenleri, % 4nde ise bu genlerin karm bulunmaktadr.

94


Susan S. BARNUM


95/103

Kanola

! En yaygn yetitirildii lke Kanadadr.

! 2002 yl verilerine gre bu bitki % 60 orannda GM hale

getirilmitir.

! Kanola, ilenmigdalarn birounda ve kzartmayalarnn bileiminde kullanlr.

95


Susan S. BARNUM


96/103

Pamuk

! 2002 yl verilerine gre retilenpamuun % 71den fazlas GMdir.

!

Pamuk tohumu ya; pastalar,aperatif gdalar, patates cipsi gibikzartlmbesinler, ekerlemeler vefstk tereyann yapmndakullanlmaktadr.

96


Susan S. BARNUM


97/103

Altn pirin:

Uluslar aras aba !!!

! Dnya nfusunun byk bir ksmbeslenme sknts ekmektedir.

!

Biyoteknolojinin hedeflerindenbirisi de besin retiminiartrmann yan sra gdalarnbesleyiciliini zenginletirmektir.

! Dnya nfusunun 1/3

beslenmek iin pirincebamldr.

97


Susan S. BARNUM


98/103

Altn pirin:


! Pirincin doal varyeteleri yeterlimiktarda A vitaminisalamamaktadr.

! A vitamini eksikliinden dolayher yl 500.000 ocukta kalckrlkler ortaya kmaktadr.

! Bu vakalar zellikle Latin

Amerika, Asya ve Afrikadagrlmektedir.

98


Susan S. BARNUM


99/103

Altn pirin:


! Altn pirin yksek miktarda "-karoten ve dier karotenoidleriiermektedir.

! Bu karotenoidler A vitaminincldr.

! Altn pirin svireden Dr. IngoPotrykus ve Almanyadan Dr.

Peter Beyer tarafndangelitirilmitir.

99


Susan S. BARNUM


100/103

Altn pirin:


! Bu rnn gelitirilmesi Rockfellertarafndan finanse edilmitir.

!

Bu rn gelitirenler, rnn tmticari haklarn 7 milyar $ kalndaSyngenta firmasna satmlardr.

! Syngenta, bu rn en az maliyetlegelitirmekte olan lkelerde

yaygnlatrmaya almaktadr.

100


Susan S. BARNUM


101/103

Molekler iftilik

! Yakn gelecekte GM bitkiler yoluyla ila etkenmaddelerinin, alarn ve dier deerli bileenlerinretilmesi hedeflenmektedir.

! Bitkiler ekonomik adan ucuz ncl maddelerden deerlirnleri sentezleyebilecektir.

! Bylelikle laboratuvarda uygulanan karmak biyosentetikreaksiyonlara gerek kalmayacaktr.

101


Susan S. BARNUM


102/103

Molekler iftilik

! Gnmzde baz soya varyeteleri eitli monoklonalantikorlarn retiminde kullanlmaktadr (rn; kolon kanseritedavisi).

! Dier yandan msr, pirin ve ttn gibi bitkilerle, albuminve hemoglobin retimi gerekletirilebilmektedir.

! Epicyte Pharmaceuticals adl ila irketi bitkisel hcrehatlarn kullanarak HIVe kar antikor retimini

baarmtr.

102


Susan S. BARNUM


103/103

Molekler iftilik

! Antikor retimi HIVenfeksiyonlarnnengellenmesinde ilk basamaktr.

! Bugn Birleik Devletlerde900.000 kiinin HIV ile enfekteolduu tahmin edilmektedir.

! Epicyte irketi bitkilerden retileninsan Herpes antikorlarnn Faz-Iklinik aratrmalarna balayanilk kurulutur.

Documents

BİTKİ BİYOTEKNOLOJİSİ