2014 Yılında yayımlanan IPCC (Intergovermental Panel for Climate Change) final raporunun özetinde şu maddeler var: İklim üzerinde insan aktivitelerinin etkisi artık gözlenebilir bir hal almıştır, sera gazlarının emisyon dereceleri had safhadadır ve iklim değişimleri artık insan ve diğer doğal sistemleri daha fazla etkileyecektir (1)  (Bu aynı zamanda genetik çeşitliliğin azalması anlamına geliyor). İklimsel ısınma 1950’lerden beri dengesiz biçimde devam etmekte, atmosfer ve okyanus yüzeyi ısınmakta, kar ve buz tabakaları azalmakta, deniz seviyesi yükselmektedir.

Gelelim kuraklığa. Hiç şüphesiz kuraklık göreceli bir kavramdır. Çiftçiye göre kuraklık toprağın kuruması sonucu ürün alamamak ise ekonomiste göre su kaynaklarındaki azalma sonucu ekonominin olumsuz yönde etkilenmesidir.  “Meterolojik” kuraklık atmosferik şartlar nedeniyle yağışlardaki azalmaya bağlı olarak kuraklığın gelişmesidir. Bölgeden bölgeye değişen bir durumdur ve yağışlı gün sayısının belli eşik değerlerin altına düşmesi gibi ölçütlerle değerlendirilir. “Hidrolojik kuraklık” ise  yağışlara bağlı olarak su kaynaklarında ki azalmadır ki nehir akımları ve göllerdeki su seviyesinin düşmesi gibi belirtilerle ortaya çıkar. O nedenledir ki özellikle Türkiye gibi yarı-kurak coğrafyalarda  su kaynaklarının yönetimi çok önemlidir. “Tarımsal kuraklık” ise yağış azalması, şiddetli fakat az sıklıktaki yağış, veya ısının da artışıyla gerçekleşen buharlaşma sonucu toprağın kuruması anlamına gelir (Bot ve Benites, 2005). Sonuç olarak tüm kuraklık tiplerinde temel faktörün “yağış” olduğunu görürüz. Cramer (2011), tarımsal arazilerdeki kurumanın, küresel ısınmanın ve su kaynaklarının kötü idaresinin yakın gelecekte gıda üretimini azaltacağını öngörmektedir.

Uzun bir süredir, bitki genetikçileri bitkilerin kurağa nasıl dayandıklarını, özelikle çok az su bulunan ortamlarda bazı türlerin nasıl canlı kalabildiğini derinlemesine araştırıyor. Bu araştırmalar, bitkilerin kuraklık ve tuzluluk hatta ısıya karşı bazı hücresel proteinler ürettiğini ve bu şekilde adaptasyon sağladığını göstermiştir.

Son 10 yıldır bu çalışmaların ivmesi son derece artmıştır ki her yıl yüzlerce yayın basılmakta ve kuraklık ve tuz dayanıklılığının tüm genetik bileşenleri tek tek ortaya çıkarılmaktadır. Özellikle moleküler genetik bilimindeki mikroarray ve RNA-Seq gibi yöntemlerin gelişmesiyle, kuraklığa maruz bırakılan bir bitki ile normal şartlardaki bitkiyi, ürettiği tüm genetik belirleyiciler (transkript) bakımından karşılaştırmak olanaklı hale gelmiştir. Örneğin tuza dayanıklılığın büyük ölçüde, hücre zarlarında Na+ iyonunun atılımını sağlayan pompaların etkinliğiyle bağlantısı olduğu bilinmektedir. Bu genlerin daha fazla çalıştığı “transgenik” (toplumda GDO olarak bilinen) bitkilerde tuza dayanıklılık artmıştır.  Genetik mühendisliği ile bazı kilit proteinlerin hücrede artırılması ve bu şekilde kuraklığa dayanıklı bitkilerin elde edilebileceği yönünde çok sayıda araştırma vardır. Diğer yandan, kuraklık ve ısı gibi faktörlere bitkilerin verdiği yanıtların sadece onların genetik yapısı ile ilgili olmayıp, farklı çevresel etkilerden bağımsız düşünülemeyeceği bir gerçektir.  Toprak yapısı, coğrafya, yükseklik, fotoperiyod gibi bir çok faktör bitki gelişimini etkiler.  Bugün, abiyotik stres adını verdiğimiz bu koşullara karşı bitkilerin tek bir gen ile değil,  çok sayıda gen ile yanıt verdiğini söyleyebiliyoruz. Bu son iki saptama konunun çalışılmasındaki güçlükleri ortaya seriyor.

Aşağıdaki şekil genel olarak kuraklığa dayanıklılığın bitki genetiğinde hangi yaklaşımlarla araştırıldığını özetlemektedir.

Sonuç olarak,  kuraklık sonucu bitkisel üretimdeki azalmaya karşı önemli çarelerden birinin bitki genetik mühendisliği ile üretilecek yeni varyeteler olacağını söyleyebiliriz. Bu doğrultuda genetik olarak üstün varyetelerin tarla denemelerine başlandığını hatırlatmakta yarar var (Schilling ve diğ. 2014). Bu konunun derinlemesine anlaşılmasında “omics” adı verilen teknolojilerin ve bunların bitki genetiğine entegrasyonunun büyük önemi bulunmakta.

  1. IPCC SPM
  2. Bot A, Benites J (2005) The importance of soil organic matter, key to drought-resistant soil and sustained food production,  FAO Soils Bulletin, Rome.
  3. Cramer, G. R.; Urano, K.; Delrot, S.; Pezzotti, M.; Shinozaki, K., Effects of abiotic stress on plants: a systems biology perspective. Bmc Plant Biology 2011, 11
  4. Schilling RK, Marschner P, Shavrukov Y et al (2014) Expression of the Arabidopsis vacuolar H+-pyrophosphatase gene (AVP1) improves the shoot biomass of transgenic barley and increases grain yield in a saline field. Plant Biotechnol J 12:378–386.

slayt1