Genetik mühendisliği, modern tarımda bilim insanlarının ekinlerin ve hayvanların genetik yapısını manipüle etmesine olanak tanıyan güçlü bir araçtır.
Tarım alanında kullanılan genetik mühendisliği uygulamaları, yiyeceklerimizi yetiştirme ve besi hayvanı yetiştirme biçimimizde devrim yaratarak onu daha sürdürülebilir ve verimli hale getirme potansiyeline sahiptir.
GENETİK MÜHENDİSLİĞİ NEDİR?
Genetik Mühendisliği kısaca; genetik bilginin bir hücreden diğerine aktarabilme bilimidir. Genetik mühendisliği, bir organizmanın özelliklerini ve niteliklerini belirleyen genetik materyal olan DNA’sının manipüle edilmesini içerir. Bu genetik mühendisliği uygulaması, genlerin bir organizmadan diğerine eklenmesini içeren rekombinant DNA ve CRISPR-Cas9 gibi teknikler kullanılarak yapılır.
TARIM ALANINDAKİ GENETİK MÜHENDİSLİĞİ UYGULAMALARI
Tarımda genetik mühendisliği uygulamaları bilimsel tekniklerin gelişimiyle her geçen gün artmaktadır. Sürdürülebilir tarımda kullanılan genetik mühendisliği örnekleri ile en yaygın olanları aşağıda listelenmiştir.
1. FOTOSENTEZ ETKİNLİĞİNİN YÜKSELTİLMESİ VE BİYOYAKITLAR
Genetik mühendisliği, bir organizmanın genetik materyalini özelliklerini ve özelliklerini değiştirmek için manipüle etme sürecini ifade eder. Fotosentez ve biyoyakıtlar bağlamında, fotosentetik verimliliği artırmak ve biyoyakıt üretimini artırmak için genetik mühendisliği kullanılır.
Fotosentetik verimliliği artırmanın bir yolu, karbondioksit (CO2) alım oranını artırmak ve ışıktan kimyasal enerjiye enerji dönüşümünün etkinliğini artırmak için fotosentezde yer alan genleri değiştirmektir. Bu uygulama, yeni genlerin eklenmesi veya organizmadaki mevcut genlerin modifikasyonu yoluyla elde edilir.
Benzer şekilde, genetik mühendisliği, biyoyakıt üretiminden sorumlu metabolik yollarda yer alan genleri değiştirerek biyoyakıt üretimini artırmak için kullanılır. Örneğin, yeni genlerin eklenmesi veya mevcut genlerin modifikasyonu, şeker veya nişasta gibi biyoyakıt öncülerinin üretiminin artmasına ya da etanol veya biyodizel ürünlerin üretiminin artmasını sağlar.
2. AZOT FİKSASYONU ETKİNLİĞİNİN VE ÇEŞİTLİLİĞİNİN ARTIRILMASI
Azot fiksasyonu, azot gazının (N2) amonyak (NH3) veya nitrat (NO3-) gibi bitkiler tarafından kullanılabilecek bir forma dönüştürülmesi işlemidir. Bu işlem, bitkilerin büyümesi ve hayatta kalması için gereklidir ve genellikle toprakta azot sabitleyen bakteriler tarafından gerçekleştirilir.
Genetik mühendisliğinde, araştırmacılar nitrojen fiksasyonu yapan bakterilerin genetik materyalini manipüle ederek nitrojen fiksasyonunun etkinliğini ve çeşitliliğini artırabilirler. Örneğin, araştırmacılar, nitrojen fiksasyon oranını artırmak için bakterilere yeni genler ekleyebilir veya işlemin etkinliğini artırmak için mevcut genleri değiştirebilir.
Nitrojen fiksasyonunun etkinliğini artırmanın yanı sıra, nitrojen fiksasyonu yapan bakterilerin çeşitliliğini artırmak için de genetik mühendisliği kullanılabilir. Bu, farklı nitrojen sabitleyici bakteri türlerinden yeni genetik materyalin tek bir organizmaya dahil edilmesiyle veya yüksek tuz konsantrasyonları veya düşük sıcaklıklar gibi normalde uygun olmayan koşullar altında nitrojeni sabitleyebilen bakterilerden genetik materyalin aktarılmasıyla elde edilebilir.
Nitrojen fiksasyon etkinliğinin ve çeşitliliğinin genetik mühendisliği yoluyla arttırılması, tarım ve çevre için önemli etkilere sahiptir. Örneğin, daha verimli ve daha az gübre gerektiren yeni mahsul çeşitlerinin geliştirilmesine veya nitrojen bazlı kirleticilerin çevre üzerindeki etkisinin azaltılmasına yardımcı olabilir.
3. BİTKİ BESİN KALİTESİNİN İYİLEŞTİRİLMESİ
Bitki besin kalitesi, bir bitkide bulunan vitaminler ve mineraller gibi temel besinlerin bileşimi ve miktarını ifade eder. Bitki besin kalitesinin iyileştirilmesi, besin eksikliklerinin giderilmesine ve mahsullerin besin değerinin iyileştirilmesine yardımcı olabileceğinden insan sağlığı için önemli etkilere sahip olabilir.
Genetik mühendisliği uygulamaları arasında yer alan bitki besin kalitesinin iyileştirilmesi, bitkiye yeni genler ekleyerek veya belirli besinlerin sentezini ve birikimini artırmak için mevcut genleri değiştirerek bitki besin kalitesini iyileştirebilir. Örneğin, araştırmacılar, belirli bir besin maddesini yüksek seviyelerde ürettiği bilinen diğer türlerden genleri alabilir veya besin sentezi ve taşınmasının etkinliğini artırmak için mevcut genleri değiştirebilir.
Bitki besin kalitesini iyileştirmek için genetik mühendisliğinin nasıl kullanıldığına dair bazı örnekler arasında, “Altın Pirinç” olarak bilinen pirinçteki A vitamini düzeylerinin veya soya fasulyesi ve mısır gibi mahsullerdeki demir düzeylerinin artırılması yer alır.
4. HASTALIK VE ZARARLILARA DAYANIKLILIĞIN SAĞLANMASI
Bitki hastalıkları ve zararlıları mahsuller üzerinde yıkıcı etkilere sahip olabilir, verimin düşmesine ve ekonomik kayıplara yol açabilir. Genetik mühendisliği, bitkilere direnç kazandıran yeni genler ekleyerek veya bitkinin doğal savunma mekanizmalarını geliştirmek için mevcut genleri değiştirerek hastalıklara ve zararlılara karşı direnç sağlamak için kullanılabilir.
Örneğin, genetik mühendisleri, belirli bir hastalığa veya zararlıya karşı dirençli olduğu bilinen başka bitki türlerinden genler ekleyebilir veya antimikrobiyal özelliklere sahip bitkiler tarafından üretilen doğal bileşikler olan fitoaleksinlerin üretimini artırmak için mevcut genleri değiştirebilir.
Genetik mühendisliğinde hastalıklara ve zararlılara karşı direnç sağlamaya yönelik başka bir yaklaşım, bitkiye hastalık veya zararlıların gelişmesinden sorumlu belirli genleri hedef alan küçük RNA moleküllerinin dahil edilmesini içeren RNA interferans (RNAi) teknolojisinin kullanılmasıdır. RNA interferans (RNAi), bu genlerin baskılanmasına ve hastalık veya haşere istilasını önleyebilir.
5. HERBİSİTLERE DAYANIKLILIĞIN SAĞLANMASI
Herbisitler, tarım alanlarında yabani otları ve bitki hastalıklarını kontrol etmek için kullanılan kimyasal bileşiklerdir. Yabani otları yönetmenin etkili bir yolu olmakla birlikte, çevre ve hedef olmayan türler üzerinde de olumsuz etkileri olabilir. Genetik mühendisliği, mahsullerde herbisit direncini sağlamak, herbisit ihtiyacını ve bununla ilişkili çevresel etkileri azaltmak için kullanılabilir.
Genetik mühendisliğinde araştırmacılar, belirli herbisitlere karşı direnç kazandıran ekinlere yeni genler ekleyebilir veya bitkinin herbisitlere karşı doğal savunma mekanizmalarını geliştirmek için mevcut genleri değiştirebilirler. Örneğin, araştırmacılar, belirli bir herbisite karşı dirençli olduğu bilinen diğer türlerden genleri ekleyebilir veya bitkinin herbisitleri parçalama veya alımını ve birikimini azaltma yeteneğini artırmak için mevcut genleri değiştirebilir.
Herbisite dayanıklı mahsuller birçok ülkede yaygın bir şekilde benimsenmiştir ve toprak erozyonuna ve sıkışmasına neden olabilecek toprak işleme ve diğer yetiştirme uygulamalarına olan ihtiyacın azaltılmasına yardımcı olmuştur.
6. STRES YAPICI ETMENLERE DAYANIKLILIĞIN SAĞLANMASI
Kuraklık, yüksek sıcaklıklar, tuzluluk ve ağır metaller gibi stres faktörlerinin mahsulün büyümesi ve üretkenliği üzerinde olumsuz etkileri olabilir. Genetik mühendisliği, bitkilere tolerans sağlayan yeni genler ekleyerek veya bitkinin strese karşı doğal savunma mekanizmalarını geliştirmek için mevcut genleri değiştirerek stres faktörlerine karşı dayanıklılığı sağlamak için kullanılır.
Örneğin, bilim insanları, kuraklık veya yüksek sıcaklıklar gibi belirli bir stres etkenine karşı toleranslı olduğu bilinen başka türlerden genler ekleyebilir veya bitkinin su emilimi yeteneğini artırmak veya yüksek sıcaklıklara duyarlılığını azaltmak için mevcut genleri değiştirebilir.
Genetik mühendisliğinde stres faktörlerine karşı dayanıklılığı sağlamaya yönelik başka bir uygulama, spesifik stres koşullarına yanıt olarak hedef genlerin ekspresyonunu kontrol eden genetik elementler olan strese duyarlı elementlerin kullanılmasıdır. Bu, bitkinin stresle karşılaştığında belirli savunma mekanizmalarını harekete geçirmesini sağlayarak hayatta kalma şansını artırır.
TARIMDA GENETİK MÜHENDİSLİĞİNİN FAYDALARI
Tarımda genetik mühendisliğinin sayısız faydası vardır. Bu faydalardan en çok bilinenleri aşağıda listelenmiştir.
- Geliştirilmiş sürdürülebilirlik: Genetik mühendisliği, tarımın sürdürülebilirliğini artırarak zararlı böcek ilacı ve herbisitlerin kullanımını azaltmaya yardımcı olabilir.
- Verimlilik Artırma: Genetik mühendisliği, ekinlerin ve çiftlik hayvanlarının üretkenliğini ve etkinliğini iyileştirerek, tarımın genel çıktısını artırmaya yardımcı olabilir.
- Besin İçeriğini Zenginleştirme: Genetik mühendisliği yoluyla biyo-zenginleştirme, mahsullerin besin içeriğini artırarak yetersiz beslenme sorununu çözmeye yardımcı olabilir.
- Zararlılara ve hastalıklara karşı daha iyi direnç: Genetik mühendisliği, mahsullerin ve çiftlik hayvanlarının zararlılara ve hastalıklara karşı daha dirençli hale gelmesine yardımcı olarak genel sağlıklarını ve üretkenliklerini artırabilir.
- İklim değişikliğine uyum: Genetik mühendisliği, iklim değişikliği karşısında tarımın sürdürülebilirliğini iyileştirerek, mahsullerin değişen çevre koşullarına daha iyi uyum sağlamasına yardımcı olabilir.
