BÖCEKLERE KARŞI DAYANIKLI TRANSGENİK BİTKİLERİN GELİŞTİRİLMESİ Hazırlayanlar Ayla ÇELİK Nevin KİPEL Serkan ÇAM DANIŞMAN: Dr. Öğr. Üyesi YILMAZ KAYA 

İÇİNDEKİLER GDO nedir? Bacillus thuringiensis (Bt) Bt Proteini ve etki mekanizması Genetiği degiştirilmiş bitkilerin böceklere etkileri Böceklerin genetiği değiştirilmiş bitkilere dayanıklılık geliştirmesi Yeni zararlıların ortaya çıkması  Biyolojik çeşitliliğe etkileri Insektisit kullanımı ve tüketimine etkisi  Doğal düşmanlara etkiler Genetiği Değiştirilmiş Organizmaların (GDO) Entomoloji Alanındaki Uygulama Olanakları  Böceklere dayanıklı transgenik bitkilerin geliştirilmesi GDO'nun entomoloji alanındaki uygulama alanları Bioreaktör olarak transgenik böcekler Transgenetik olarak geliştirilmiş biyolojik mücadele ajanları  Transgenetik zararlı yönetimi Zararlı böceklerin diyapoz ile  ölmesi Hastalık taşınmasını zayıflatmak

Genetiği Değiştirilmiş Organizma (GDO) Rekombinant DNA teknolojisi kullanılarak doğal süreçler ile edinilmesi mümkün olan veya olmayan yeni özellikler kazandırılmış organizmalardır.

Şu an ticari olarak genetiği değiştirilmiş iki ana bitki tipi (herbisite dayanıklı ve böceklere dayanıklı bitkiler) ve her ikisinin kombinasyonu olan bitkiler bulunmaktadır.  Transgenik ürünlerin yetiştirildiği toplam ekim alanın % 61’inde herbisitlere, % 17’sinde ise böceklere karşı dayanıklı bitkiler yetiştirilmektedir. 

Bacillus thuringiensis (Bt) B. thuringiensis, gram-pozitif, aerobik, spor oluşturan ve temel biyolojik özellikleri birbirine benzer 20‟den fazla bakteri türü içeren Bacillus cinsinin üyesidir.  1954 yılında B. thuringiensis‟in böcek öldürücü etkisinin yapılan çalışma sırasında  Cry proteinlerinden (kristal protein inklüzyonları) kaynaklandığı ortaya çıkmıştır. Bacillus thuringiensis (Bt)

Böceklerin kimyasal insektisitlere olan dirençleri arttıkça Bt kullanımına da ilgi yoğunlaşmıştır. 1987 yılında Bt‟de insektisidal kristal protein (ICP) genleri bulunmuştur.  Günümüzde sadece 5 ICP geni ticari Bt üretimi için kullanılmaktadır.

Bt Proteini ve Etki Mekanizması Cry proteinleri; herbivor böcek larvalarına öldürücü etki yapması nedeniyle genetiği değiştirilmiş bitki çeşitlerinde başarılı bir şekilde kullanılmaktadır. B. thuringiensis‟in insektisidal aktivitesi spor oluşturma sırasında üretilen  cry proteinlerinden   kaynaklanmaktadır ve  birçok böcek türüne karşı etkili olmaktadır. Bt Proteini ve Etki Mekanizması

Cry proteinleri; Lepidoptera  Diptera  Coleoptera Akarlar Nematod  gibi böcek gruplarına   karşı  toksik etki yapmaktadır.

B. thuringiensis Cry proteininin aktif kısmı 3 ayrı bölgeden meydana gelmektedir. Bunlar;  3.bölge olarak adlandırılmaktadır.

I. bölge, böcek bağırsağına tutunma ve delik oluşumuna neden olmaktadır. II. bölge böcek bağırsağının epitel hücrelerinin reseptörlerine bağlanma özelliği taşımaktadır. III. bölge‟nin fonksiyonu ise tam olarak bilinmemekte ancak bu bölgenin Cry toksinlerinin bağırsak proteazları tarafından sindirilmesini önlediği ve reseptöre bağlandığı bölge olarak varsayılmaktadır.

Bt Cry proteinleri böceklerde orta bağırsak toksini olarak görev yapmaktadır. Proteinlerin etkin hale geçmesi için hedef böcek tarafından sindirmesi gerekmektedir. Böcek protein kristalleri sindirdikten sonra insektisidal proteinler orta bağırsakta aktif hale getirilmektedir. ICP daha sonra peritrofik zarı geçerek orta bağırsak epiteli üzerindeki spesifik reseptörlere bağlanıp, porlar oluşturmaktadır. 

Cry protein potansiyelinin etkisi; ile sonuçlanmaktadır. Hücre lizizi,  orta bağırsak içeriğinin sızması,  böceğin felci veya  ölüm  ile sonuçlanmaktadır. 

Genetiği Değiştirilmiş Bitkilerin Böceklere Etkileri Böceklere dayanıklı bitkiler Bacillus thuringiensis (Bt) bakterisinden aktarılan gen sayesinde zehirli Cry proteinini salgılamakta ve bu toksinler bazı böcekleri öldürmektedir. Genetiği Değiştirilmiş Bitkilerin Böceklere Etkileri

Genetiği Değiştirilmiş Bitkilerin Böceklere Etkileri Böceklerin genetiği değiştirilmiş bitkilere dayanıklılık geliştirmesi Yeni zararlıların ortaya çıkması  Biyolojik çeşitliliğe etkileri Insektisit kullanımı ve tüketimine etkisi  Doğal düşmanlara etkileri olarak incelenebilir.

Böceklerin genetiği değiştirilmiş bitkilere dayanıklılık geliştirmesi Bacillus thuringiensis’li ürünlerin kullanımı ve çeşitliliği bu şekilde artışa devam ederse birçok böcek türü ve popülasyonun transgenik bitkilere karşı dayanıklılık kazanması mümkündür. Böcekler, insektisitlere karşı geliştirdiği dayanıklılıktan bile daha hızlı bir şekilde Bt toksinine karşı dayanıklılık geliştirebilmektedir. 

Yeni zararlıların ortaya çıkması Bt’li bitkilerin kullanılmasıyla birlikte azalan insektisit kullanımı ve bununla birlikte ana zararlı ile olan rekabetin azalması, ikincil zararlıların daha baskın hale gelmesine sebep olabilecektir. ABD’de mısırda ikincil zararlı konumunda bulunan Striacosta albicosta türü  örnek olarak verilebilir.

Biyolojik çeşitliliğe etkileri  Genetiği değiştirilmiş bitki türleri ile rekabet edemeyen doğal türlerin hızla kaybolması genetik çeşitliliğin yanı sıra biyolojik çeşitliliği de tehdit etmektedir. Toksin taşıyan polenlerle beslenen diğer böceklerin zarar görmesi yanında, bu polenlerin konukçu bitkilerinin üzerine gelmesi sonucu beslenen doğal düşmanlar da olumsuz yönde etkilenebilirler.  Biyolojik çeşitliliğe etkileri

Diğer taraftan transgenik bitkilerin kullanılmasının biyolojik çeşitliliğe olumlu etki de yapabileceği düşünülmektedir.  Özellikle böceklere dayanıklı Bt’li bitkilerin benimsenmesi, geniş spektrumlu insektisitlerin kullanımını azaltacaktır.  Bacillus thuringiensis’li bitkiler oldukça dar spektrumlu bir etkiye sahiptir ve hedef olmayan organizmalara karşı çok az veya hiç zararları yoktur.

İnsektisit kullanımı ve tüketimine etki Transgenik bitkilerin kullanılmasıyla sağlanacak en önemli faydalardan birinin de pestisit (herbisit, insektisit, fungisit) kullanımındaki azalma olacağı ileri sürülmektedir. Bazı insektisitlerin artık kullanılmaması, uygulama sıklığının azalması veya uygulama yapılan alanın azalması yoluyla olabilir 

Doğal düşmanlara etkileri Doğal düşmanlar genetiği değiştirilmiş bitkiler tarafından doğrudan veya dolaylı olarak iki şekilde etkilenebilirler. Doğrudan etki için, toksinin doğal düşman tarafından beslenmeyle doğrudan bitki üzerinden alınması (örneğin; polen) veya konukçu/av üzerinden biyolojik aktif formda geçiş yapması gerekmektedir. Genetiği değiştirilmiş bitkilerde beslenmiş avı yiyen doğal düşmanlar dolaylı olarak etkilenirler. Doğal düşmanlara etkileri

Genetiği Değiştirilmiş Organizmaların (GDO) Entomoloji Alanındaki Uygulama Olanakları  Tarımsal üretimde ekonomik kayıplara neden olan önemli etmenlerden birisi böceklerdir. Son yıllarda tarımsal zararlılarla mücadelede kullanılan insektisitlerin insan, çevre ve doğal denge üzerindeki olumsuz etkilerinin artması nedeniyle, ilaçlara alternatif savaşım yöntemleri üzerindeki çalışmalar önem kazanmıştır. Moleküler biyoloji tekniklerinin hızla gelişmesiyle, araştırmalar gen aktarma yöntemi kullanılarak yeni özellikler kazandırılmış böceklere dayanıklı transgenik bitkiler ve direkt gen aktarımı yapılmış böcekler üzerinde yoğunlaşmıştır.

Genetiği değiştirilmiş organizmaların (GDO)’ ların entomoloji alanındaki uygulama olanakları; a. Transgenik bitkilerin entomoloji alanındaki uygulama olanakları b. Gen aktarımı yapılmış böceklerin entomoloji alanındaki uygulama olanakları 

Böceklere Dayanıklı Transgenik Bitkilerin Geliştirilmesi Günümüzde modern biyoloji tekniklerindeki gelişmeler sayesinde zararlılarla mücadelede gen teknolojisi yöntemleri kullanılabilir duruma gelmiştir.  Bu mücadele yöntemi, böcekler üzerinde toksik etki yapan proteinlerin (insektisit etki gösteren proteinler) sentezinden sorumlu genlerin bitkilere aktarılması esasına dayanmaktadır.  Transgenik bitki tarımı ile kaliteli, tek düze ve yüksek üretim sağlanmıştır.  Böceklere Dayanıklı Transgenik Bitkilerin Geliştirilmesi  

Böceklere Taşıyıcı Sistemlerle Gen Aktarım Çalışmaları Böceklerde ilk başarılı gen aktarımı 1982 yılında Drosophila melogaster Meig’de P elementi ile yapılmıştır. Gen aktarımı Akdeniz meyve sineği Ceratitis capitata Wied ’da Minos taşıyıcı sistemi ile gerçekleştirilmiştir.

Genel olarak gen aktarım yönteminin dört önemli öğesi vardır; Aktarılmak istenen geni hedef zararlı veya faydalı bireyin genomuna aktarabilecek taşıyıcı (vektör) sistem  Amaca uygun olarak seçilmiş ve elde edilmiş zararlı veya faydalı türde uygun değişiklikler yapılabilecek gen  Gen aktarımı yapılmış yeni genomun bozulmaya uğramadan stabil halde sonraki nesillere geçerek populasyon içinde yayılmasını sağlayacak yine genlerden oluşacak olan yardımcı ve yayıcı mekanizma  Gen aktarımı çalışmalarında ihmal edilmemesi gereken markör genlerdir 

Bioreaktör olarak transgenik böcekler Transgenetik olarak geliştirilmiş biyolojik mücadele ajanları Transgenetik zararlı yönetimi Zaralı böceklerin diyapozda ölmesi Hastalık taşınmasını zayıflatmak Genetiği Değiştirilmiş Organizmaların (GDO) Entomoloji Alanındaki Uygulama Alanları 

Bioreaktör olarak transgenik böcekler Japon bilim adamları insan deri proteini-type III procollagen’i ipek böceklerine aktararak transgenik ipek böcekleri elde etmişlerdir. İpekböceği büyük miktarlarda kolayca üretilebilmektedir, bu nedenle bioreaktör böceklere iyi bir örnek olarak verilebilir. 

Transgenetik olarak geliştirilmiş biyolojik mücadele ajanları Zararlı populasyonlarını baskı altında tutmak için parazitoid ve pradötörler kullanılmaktadır.  Kimyasal mücadele yapıldığı durumlarda beklenen parazitoid ve pradötörlerin ilaçtan etkilenmemesidir. Transgenetik olarak geliştirilmiş biyolojik mücadele ajanları

Transgenetik zararlı yönetimi Tarım ve orman ürünlerinde zarar yapan, insan veya hayvanlara hastalık taşıyan bir çok böcek türü bulunmaktadır. Bunların kontrolünde steril insect technique (SIT) kullanılabilir.  SIT tekniği özellikle izole alanlarda zararlı böcekleri başarıyla baskı altına alan bir yöntemdir. SIT tekniğinde erkek böcekler radyasyonla kısırlaştırıldıktan sonra doğaya salınmaktadır. SIT tekniğinde erkek bireyler kullanılır, fakat her iki cinsiyetinde yetiştirilmesi gerekmektedir.

Zaralı böceklerin diyapozda ölmesi Böcek populasyonlarının kontrolünde alternatif olarak şartlı letal mutasyonlarla lethal diyapozun ortaya çıkması sağlanmaktadır. lethal mutasyonla kış başlangıcında diyopoza girmeye çalışan böcekler ölecektir. Bir başka alternatifde soğuğa duyarlı genlerin belirlenerek böceklere aktarılmasıdır. Böylece zararlı böceklerin aşırı soğuklarda ölmeleri sağlanmaktadır.  

Hastalık taşınmasını zayıflatmak Malaria’nın taşınmasında vektör sivrisineklerde komplex gelişme dönemlerinin tamamlanması için parazit Plasmadium’a ihtiyaç vardır.  Belli protein veya peptid’lerin gen aktarımı ile Plasmadium’un sivrisinek içinde tükrük salgı bezlerine geçişi bloke edilerek malaria’nın insanlara taşınımı engellenmektedir Hastalık taşınmasını zayıflatmak

Bizi dinlediğiniz için teşekkürler...

s.1. ………………. herbivor böcek larvalarına öldürücü etki yapması nedeniyle genetiği değiştirilmiş bitki çeşitlerinde başarılı bir şekilde kullanılmaktadır.(CRY proteinleri) s.2. CRY proteinleri aşağıdaki böcek türlerinden hangisi ya da hangilerine karşı toksik etki yapmaktadır ? Lepidoptera Coleoptera Diptera Hepsi

s.3. Cry proteini böceklerde etkisini nasıl göstermektedir ? Hücre lizizi,  orta bağırsak içeriğinin sızması,  böceğin felci veya  ölüm  s.4. Genetiği değiştirilmiş bitkilerin böceklere etkileri nelerdir ? Böceklerin genetiği değiştirilmiş bitkilere dayanıklılık geliştirmesi Yeni zararlıların ortaya çıkması  Biyolojik çeşitliliğe etkileri Insektisit kullanımı ve tüketimine etkisi  Doğal düşmanlara etkileri olarak incelenebilir.

s.5. genetiği değiştilmiş organizmaların entomoloji alanındaki uygulama alanları nelerdir? Bioreaktör olarak transgenik böcekler Transgenetik olarak geliştirilmiş biyolojik mücadele ajanları Transgenetik zararlı yönetimi Zaralı böceklerin diyapozda ölmesi Hastalık taşınmasını zayıflatmak