Çinli araştırmacılar, bitkilerin tuzlu toprakta gelişmesini sağlayan bir gen keşfettiler ve bu bulguyu, verimi en az %20 artıran ve daha fazla besin üreten modifiye sorgum ve pirinç bitkileri oluşturmak için kullandılar. Araştırmacılara göre bu bulgular, iklim değişikliği, aşırı gübre kullanımı ve artan tatlı su sıkıntısının yol açtığı küresel tuzlanma eğilimine karşı mücadelede yardımcı olabilir.
Çin Bilimler Akademisi Genetik ve Gelişim Biyolojisi Enstitüsü’nden Profesör Xie Qi, Çin Tarım Üniversitesi’nden Profesör Yu Feifei ve Huazhong Tarım Üniversitesi’nden Profesör Ouyang Yidan tarafından yürütülen çalışma Cuma günü Science dergisinde yayınlandı.
Çalışmaların çoğu, alkali de olabilen tuzlu topraklar üzerinde yapılmıştır. Yu yeni çalışmayı, tuzlu toprağın sodyum klorür ve sodyum sülfat içermesi ve alkali topraklarda sodyum karbonat ve sodyum bikarbonatın baskın olması nedeniyle her ikisinin de son derece farklı özelliklere sahip olmasından kaynaklanan “boşluğu doldurmak” olarak nitelendirdi.
Tuzluluk toleransına rağmen bitkilerde alkalilik toleransı kapsamlı bir şekilde araştırılmamıştır.
Çalışmanın ilk odak noktası, Orta Afrika’ya özgü olan ve sodyum bakımından zengin topraklara daha toleranslı olacak şekilde geliştirilen sorgum bitkisi olmuştur.
Milyonlarca genetik varyant ile belirli özellikler arasındaki bağlantıları aramak için tek tek bitkilerin tüm genomunu analiz eden zahmetli bir istatistiksel teknik olan genom çapında ilişkilendirme çalışmaları (GWAS), ekibin çalışmalarına başlamak için kullanıldı.
Ekip, 352’den fazla temsili sorgum aksesyonuna baktıktan sonra istenen özelliklerle bağlantılı olan Alkalin tolerans 1 (AT1) adlı bir gen lokusu keşfetti.
Yüksek alkalinite, bitkilerin zararlı bileşiklerin biriktiği, oksitlendiği ve nihayetinde hücreleri öldürdüğü stresle ilgili davranışlar sergilemesine neden olur.
Ancak AT1 geni, bitki hücrelerinin zararlı bileşikleri salgılamasını durdurabilen benzersiz bir G proteini kodlar.
“GWAS verilerine dayanarak toleransın arkasındaki moleküler mekanizmayı daha fazla araştırıyoruz. Yu’ya göre, tuzlu toprak ve sodik toprak ürünlerde farklı modellere neden olduğu için ürünlerdeki kimyasal reaksiyon farklı olmalıdır.
“AT1’i devre dışı bırakarak veya işlevsel olmayan başka bir bileşenle değiştirerek bitkinin alkali koşulların getirdiği strese karşı koruyucu tepkisini teşvik ettik. Bu yöntemle sodik topraklarda sorgum verimi ve hayatta kalma oranları iyileştirildi.
Ekip, bu bilgilere dayanarak pirinç, mısır ve darı gibi diğer ürünlerdeki AT1 akrabalarını genetik olarak değiştirdi.
Yöntem, Çin’in kuzeybatısındaki Ningxia bölgesinde yer alan Pingluo’da çok alkali topraklarda yapılan tarla testlerinde sorgum ve darının tane verimini %20 oranında artırmıştır. Daan, Jilin’de, buradakine benzer topraklarda yapılan bir çalışmada yıllık pirinç verimi %20 ila 30 oranında artmıştır.
Yu’ya göre, tuzlu-alkali topraklarda yetiştirilen ürünler daha uzun bir büyüme döngüsüne sahip oluyor ve daha fazla besin alıyor, bu da lezzetlerini artırıyor.
Bu araştırma için harcanan çaba çok büyüktür; sorgumun stres toleransına ilişkin çalışmaların bir kısmı Profesör Xie’nin ekibi tarafından 2014 gibi erken bir tarihte başlatılmıştır. Son dönemdeki çabalarımızın çoğu sorgum, pirinç, darı ve mısır için verilerin doğrulanmasını gerektirdi. Gelecekte bu prensibi fasulye ve patates gibi diğer bitkilere de uygulayabiliriz.
Genetik ve Gelişim Biyolojisi Enstitüsü Cuma günü dünya genelinde 618 milyon hektar alanın tuzlanma nedeniyle zarar gördüğünü bildirdi.
Rapora göre, bu tekniğin %20’sini oluşturan düşük tuzlu-alkali topraklarda kullanılması halinde 2022 yılında ABD’nin tahıl arzının yarısı yıllık olarak üretilebilecek.
Kaynak: scmp.com/news/china/science
