Sıcak Dalgalarda Geliştirilen ‘Sıcak Patates’ Bitkileri
Sıcak hava dalgalarının Illinois’i vurduğu Haziran 2022’de, tarım fizyologu Katherine Meacham-Hensold ve ekibi tarafından geliştirilen yeni biyomühendislik patates çeşidinin bu durumu nasıl atlatacağını umuyordu. Ancak, bitkinin normal, mühendislik yapılmamış bir bitkiye kıyasla aynı koşullarda büyük kırmızı patateslerinden %30 daha fazla verim sağladığını görmek karşısında şaşkına döndü. Global Change Biology dergisinde yayımlanan son bir çalışmaya göre.
“Bu çalışma özellikle dikkat çekicidir çünkü temel bir üründe gerçek faydaların görüldüğünü gösteriyor,” diyor araştırmada yer almayan Oxford Üniversitesi’nden biyokimyacı Edward Smith. “Bu teknolojinin başka ürünlere de uygulanmasında hiçbir neden yok.”
Patatesi mühendislik etmek için Meacham-Hensold ve Illinois Üniversitesi Urbana-Champaign’deki meslektaşları, çoğu bitkide sıcaklık tetikli bir süreç olan fotorespirasyona odaklandılar. Bu süreçte, RuBisCO adı verilen bir ana fotosentez enzimi yanlışlıkla bir toksik yan ürün yapmaya başlar. RuBisCO molekülleri fotosentezi gerçekleştirmek için karbondioksite bağlanmaları gerekir, ancak zamanın dörtte birinde oksijeni alırlar ve bu yanlış süreç yüksek sıcaklıklarda daha sık meydana gelir. Bu etkisizlik, ürün verimini %50’ye kadar azaltabilir.
Yeni mühendislik yapılmış patateslerde, bitki hücresinin çekirdeğine yerleştirilen bir gen, kloroplasta giden bir protein üretti. Burada, zararlı yan ürünü parçaladı, böylece kloroplastın bunu diğer organellelere göndermesine gerek kalmadı. Bu, enerji tasarrufu sağladı, çünkü yemeği ülke içinden taşımakla taşımamak arasındaki enerji tasarrufuna benzerdi.
İllinois test tarlasındaki mühendislik yapılmış patateslerin 2022 büyüme mevsiminde, ardışık dört gün boyunca 95 dereceden yüksek sıcaklıkların yaşandığı aşırı sıcak dalgalar geldi. Ancak, yeni patatesin genetik değişikliği, bir sonraki nesile geçebilecek olan – verimi neredeyse üçte bir artırdı. “Gerçekten şaşırdık,” diyor Meacham-Hensold. Fotosentez süreci, ekstra arazi kullanımı ve gübre ihtiyacı olmaksızın ürün verimini artırabileceği için tarım mühendisliği için umut verici bir hedeftir, diyor. Sonuçlar heyecan verici, diyor Smith, ancak gelecek büyüme mevsimlerinden veri görmek isterdi.
Yeni teknik, ürünlerin iklim değişikliğine uyum sağlamasına yardımcı olabilir. Daha önce pirinçte benzer stratejiler kullanılmış olsa da, bu çalışma gıda ürünlerinin besin kalitesinde bir azalmaya neden olmadığını gösteren ilk çalışmadır, diyor Meacham-Hensold: ekibin nişastayı, lifi, şekerleri, proteinleri, kalsiyumu, potasyumu, demiri ve B6 ve C vitaminlerini ölçmek için patatesleri dondurup öğütmesi gerekti.
Araştırmacılar şimdi soya fasulyesi ve kuru fasulye üzerinde çalışıyorlar; Meacham-Hensold, kuru fasulyenin “Afrika ülkelerinde büyük bir gıda güvenliği ürünü” olduğunu söylüyor. Aynı genetik değişikliğe sahip yüksek verimli bir soya fasulyesi çeşidi bu yıl tarlada görülecek.
