Kuraklık ve Bitkisel Üretim (1)

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

Advertisements

Green Biotechnology – 21-23 Eylül 2015, International Workshop in Bayramoğlu Resort Hotel

green biotechnology poster
Hot Topics:
– Genome editing
– OMICs technologies
– Selection of transgenics
– Assocciation mapping in plants
– Bioreactor-based mass propagation
– Cryopreservation
– Synthetic seed production
– Haploid plant production
– Anti-cancer agents production
– Plant viral diseases
– Endophytes in plant biotechnology
– Nutrient removal and greenhouse gas mitigation
Organizing Committee:
Assoc. Prof. Yelda ÖZDEN ÇIFTÇI
Prof. Ahu ALTINKUT UNCUOGLU
Prof. Filiz GÜREL

Link: http://www.greenbiotechnology2015.org/

Öğretmenlere yönelik “Genetik Mühendisliği ve Biyoteknoloji” Sertifika Programı

imagesB71LUKWS

Genetik ve moleküler biyoloji alanındaki gelişmeler günümüzde baş döndürücü hızla devam ediyor. Bu bilim dalları, çok sayıda canlının genetik şifresinin çözülmesi ile birlikte temel biyolojiden klinik ve biyoteknolojiye kadar geniş bir yelpazede uygulama alanı bulmakta. Moleküler biyoloji tıbbı, ziraati, hayvancılığı, bilgi teknolojilerini ve çeşitli mühendislik bilimlerini yönlendirir bir hale geldi. Tüm bu gelişmeler ışığında;

4-5-6 Şubat 2015 tarihlerinde İstanbul Üniversitesi’nde bir SERTİFİKA PROGRAMI gerçekleştirilecek. Bu program, ilerinin akademisyenlerini yetiştiren Fen Bilgisi ve Biyoloji öğretmenlerimiz için kaçırılmaz bir fırsat.

PROGRAMDAN BAZI BAŞLIKLAR
Gen teknolojileri ve gen klonlaması
Genetik mühendisliği ve biyoteknolojinin gelişimi
Etik sosyal ve yasal düzenlemeler
Tedavi edici proteinlerin (aşı, insülin vb.) üretimi
DNA parmakizi uygulamaları ve hastalık tanısında gen teknolojileri
Gen tedavisi ve uygulamaları
Genetik danışmanlık
Bitkilerde ıslah çalışmalarında gen teknolojileri,
Bitkilere gen transfer yöntemleri
Genetiği Değiştirilmiş Organizmalar (GDO’lar),
GDO’ların insan, hayvan, çevre ve biyoçeşitlilik üzerindeki etkileri
Biyogüvenlik
Hayvan ıslahında gen teknolojileri
In vitro fertilizasyon,
Kök hücre tedavisi
Kanser tedavisi
İnsan Genom Projesi
Omik teknolojileri: genomik, transkriptomik, proteomik
Biyoinformatik,
Sistem biyoloji ve sentetik biyoloji kavramları

KİMLER KATILABİLİR
Devlet ve Özel okullarda görevli (orta öğretim ve lise) Fen Bilgisi ve Biyoloji öğretmenleri

BAŞVURU İÇİN
http://sem.istanbul.edu.tr/?page_id=9312

Bir Sempozyum’un ardından

BİYOGEM olarak düzenlediğimiz “Genom Varyasyonları: Uygulama ve Veri Analizleri” Sempozyumu 14-15 Eylül 2014 tarihlerinde gerçekleştirildi. Açılışımıza gelerek bizi onurlandıran İstanbul Üniversitesi Rektörü sayın hocamız Prof. Dr. Yunus Söylet konuşmasında günümüzde artan verilerin analizinin önemine vurgu yapmıştı. Toplantı boyunca bazı konuşmacılar tarafından da dile getirilen verilerdeki bu artış günümüz yaşam bilimlerinin en önemli sorunlarından birini oluşturuyor.

Prof. Dr. Hilal Özdağ (Ankara Üniversitesi, Biyoteknoloji Enstitüsü)

Prof. Dr. Hilal Özdağ (Ankara Üniversitesi, Biyoteknoloji Enstitüsü)

Toplantı boyunca soluksuz izlediğim konuşmacılar kendi alanlarında veri toplama ve analizlerine ilişkin çok önemli bulguları sunarlarken, bu verilerin ulusal ve uluslararası boyutta nasıl paylaşılacağı, veritabanlarının önemi ve etik konular (hastalardan gelen bulguların paylaşımı vb) sık sık tartışıldı. Ülkemizde tıp alanında bazı düzenlemelerin ve veri paylaşımının eksiklerini gördük. Diğer yandan Türkiye’de tıpta, endüstriyel üretimde ve tüm genom dizilemede yaşanan gelişmeler bizi sevindirdi. Özellikle genç araştırmacıların çalışmaları ve uluslar arası alandaki işbirliği olanakları umudumuzu arttırıyor.

Dr. Murat Yaylaoğlu (Genentech, ABD)

Dr. Murat Yaylaoğlu (Genentech, ABD)

Prof. Dr. Şule Arı, Prof. Dr. Yunus Söylet

Prof. Dr. Şule Arı, Prof. Dr. Yunus Söylet

Prof. Dr. Filiz Gürel

Prof. Dr. Filiz Gürel

Genom Varyasyonları Sempozyumu’na doğru geri sayım

Sunu1

Biyoteknoloji ve Genetik Mühendisliği Uygulama ve Araştırma Merkezi (BİYOGEM) olarak 15-16 Eylül 2014 tarihlerinde düzenleyeceğimiz “GENOM VARYASYONLARI: Uygulama ve Veri Analizleri” Sempozyumuna haftalar kaldı. Son yıllarda gittikçe popüler olan biyoinformatiğin farklı alanlarına katkısının ele alınacağı toplantıya ülkemizden ve yurtdışından çok değerli konuşmacılar katılacak. Bunlardan biri dünyadaki ilk genetik mühendisliği şirketi olan GENENTECH (San Francisco /ABD)’den parlak bir bilim insanı olan Doç. Dr. Murat Yaylaoğlu. Yaylaoğlu, doktorası sırasında gen anlatımının beyin dokusu üzerinde gösterilmesini sağlayan robotik bir sistem geliştirmiş. Bu robotik sistem aracılığıyla fare embriyo dokularında büyüme faktörlerinin ve reseptörlerinin anlatım profilleri gösterilebiliyor (yayın için tıklayınız). Bu tür profiller erken gelişim sırasında çalışan genlerin belirlenerek hücresel süreçlere ilişkin yeni bilgilerin eldesinde büyük önem taşıyor. Yaylaoğlu sempozyumda “Genome wide gene expression, to the discovery of regulatory elements, the impact of robotics on biology” başlıklı bir konuşma yapacak.

Fen Fakültesi Cemil Bilsel salonunda gerçekleştirilecek toplantı matematiksel biyoloji, biyoinformatik ve sistem biyolojisine ilgi duyanlar için kaçırılmaz bir fırsat. Ayrıca Sempozyuma dinleyici olarak katılanlara sertifika verilecek. Bilgi için: http://biyogem.istanbul.edu.tr/