Bitkilere gen aktarm teknikleri Dr Musa KAVAS Genetik

Bitkilere gen aktarım teknikleri Dr. Musa KAVAS

Genetik değişim? • Çaprazlama • Doku kültürü • Gen mühendisliği • Gen?

Niçin? • • • Verim Kalite İklim değişikliklerine karşı uyum Saklama ve taşıma Herbisitlere ve böceklere karşı direnç Biyomedikal uygulamalar

Ticari bir transgenik bitki Genin klonlanması ve vektöre aktarılması Gen aktarımı Bitkilerin büyütülmesi Uygun bitkilerin seçilmesi Çoğaltılması Laboratuvar testleri Arazi denemeleri Patentlendirme Piyasaya sürülmesi

Transgenik bitkiler Birinci nesil : Zirai özellikler İkinci nesil: Besin değerlerinin artırılması Üçüncü nesil : Biyo-fabrika

Bitki Biyoteknolojisi Gen izolasyonu? Gen klonlanması? Gen aktarılması?

Gen izolasyonu Toplam RNA c. DNA 53. 1 °C, 55 °C, 56. 9 °C, 58. 8 °C, 60. 7 °C, 62. 6 °C, 64. 5 °C

Gen klonlanmasının bileşenleri • Plazmit-Vektör – Küçük dairesel ds. DNA – Bakteri, mantar ve organellerde – Gen aktarımı işleminde taşıyıcı olarak – Bağımsız replikasyon • Enzimler – Vektörleri ve genleri kesmek için kesim enzimleri – DNA parçalarını birleştirmek için DNA ligazlar • İstenilen klonların oluşup oluşmadığının kontrol edilmesi

Bitki Gen Aktarım Teknikleri Fiziksel Mikroenjeksiyon Parça bombardımanı Elektroporasyon Silika karbon fiber Lazer Kimyasal PEG DEAE-dekstran Kalsiyum fosfat Yapay yağ asitleri Biyolojik A. tumefaciens A. rhizogenes Virüsler

Elektroporasyon

Mikroenjeksiyon Microinjection

Silika karbon fiberler

Particle bombardment • Agro alternatifi • Sanford 1987 • Altın ve tungsten • Helyum ve azot

• Avantajları ØBirçok bitki türüne uygulanabilir Øİkili vektöre ihtiyaç yoktur ØGen kaseti kullanabilir ØGen aktarım protokolü basittir • Dezavantajları ØTek kopyalı gen aktarımı zordur ØCihaz ve sarf malzeme maliyeti yüksektir ØAktarılan gen korunaklı değildir ØSitoplazmadaki hedef rastgeledir

Virüslerle gen aktarımı Caulimoviruses – KMV Geminiviruses - Mısır çizgi virüsü Bitki RNA virüsleri - TMV

Agrobacterium tumefaciens • Doğal genetik mühendisi • Tümör • Ti plazmit Bakteri kromozomu Ti Plazmit

Ti Plazmit Sol ve sağ sınırlar arasındaki DNA bitkiye ss. DNA; T-DNA bölgesindeki genler değiştirilebilir

Kloroplast transformasyonu

Çok sayıda gen Yüksek oranda gen ifadesi Gen kaçışı Kloroplast transformasyonun avantajları Vektör nükleotidleri Gen susması Bakteri genleri

Seçici genler – NPTII - kanamycin (Antibiyotik dirençliliği) – Hpt - (herbisit dirençliliği) – PMI - pozitif seçilim

Seçici genler Gen (ürün) Kaynak aad (aminoglycoside adenyltransferase) Shigella flexneri ble (glycopeptide-binding protein) Streptalloteichus hindustantus dhfr (dihydrofolate reductase) Mouse sul 1 (dihydropteroate synthase) E. coli epsps (enolpyruvylshikimate phosphatesynthase) Petunia hybrida hpt Klebsiella (hygromycin phosphotransferase) man. A (mannose-6 -phosphate isomerase) E. coli neo/nptll/aphll (neomycin phosphotransferaze) E. coli bar (phosphinothricin acetyltransferase) Streptomyces hygroscopicus

İşaret genleri • Lusiferaz- Ateş böceği • Yeşil Floresan Proteini- deniz anası • GUS – glukoronidaz-X Gluc

Dünyadaki GDO ekim alanları Ülkeler 50, 000 hektar ve daha fazla 2009 -2010 29 Ülke 148 milyon hektar 10% Source: Clive James, 2010. USA Brazil* Argentina* India* Canada China* Paraguay* Pakistan* South Africa* Uruguay* Bolivia* Australia Philippines* Myanmar* Burkina Faso* Spain Mexico* 15. 4 milyon çiftçi 66. 8 25. 4 22. 9 9. 4 8. 8 3. 5 2. 6 2. 4 2. 2 1. 1 0. 9 0. 7 0. 5 0. 3 0. 1 50, 000 hektardan daha az Colombia* Chile* Honduras* Portugal Czech Republic Poland Egypt* Slovakia * Gelişmekte olan ülkeler Costa Rica* Romania Sweden Germany

GDO oranları Milyon dönüm 445 180 158 395 160 Geleneksel 346 140 Biyoteknolojik 296 120 247 100 198 80 148 60 99 40 49 20 0 0 90 33 81% Soya Kaynak: Clive James, 2010 64% Pamuk 31 29% Mısır 23% Kanola

Milyon dönüm Özelliklerine göre GDO ekim alanları 250 100 222 90 Herbisit toleransı (89. 3) 198 80 Böceklere dayanıklık (26. 3) 173 70 Herbisit toleransı/Böceklere dayanıklılık 148 60 124 50 99 40 74 30 49 20 25 10 0 0 1996 1997 1998 Kaynak: Clive James, 2010 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010

Karatenoid miktarı arttırılmış altın pirinç

Yenilebilir aşılar • • • Hepatit B Kolera Diyara Kuduz Aids

Gözleri yakmayan soğan lachrymatory factor synthase gene- RNAi

Yüksek antosiyanine sahip domatesler