Poliploidizasyon

Poliploidizasyon, bir organizmanın normal diploit sayısının üzerinde bir  kromozom sayısına sahip olması durumudur. Genellikle doğal olarak oluşabilen bir olaydır, ancak insanlar tarafından da yapay olarak indükletilebilir. Bitki yetiştiriciliği, biyoteknoloji ve ilaç keşfi alanlarında önemli bir uygulama alanı vardır. Bu fenomen, doğal olarak veya insanlar tarafından yapay olarak oluşturulabilir. Doğal poliploidler, birçok bitki türünde bulunurken; yapay poliploidler daha çok tarım ve hayvan yetiştirme alanlarında kullanılmaktadır. Yapay poliploidizasyon, normalde diploit olan organizmaların, tetraploit (4n), hekzaploit (6n) veya daha yüksek poliploitik seviyelerde (8n, 12n vb.) kromozom sayısına sahip olmalarını sağlar. Poliploidizasyon, iki ana şekilde oluşabilir: Otomatik ve allopoliploidi. Otomatik poliploidizasyon, aynı türün aynı kromozom setlerinin birleşmesiyle oluşur. Örneğin, bir bitkinin bir çekirdeği iki kez kendisini bölerse, poliploid bir bitki oluşabilir. Bu durum, genellikle birçok bitki türünde görülür. Allopoliploidi, farklı türlerin farklı kromozom setlerinin birleşmesiyle oluşur. Bu, bitkilerin özellikle evrimsel tarihinde sık sık meydana gelir. Örneğin, iki farklı bitki türü aynı yerde yetişirse ve polen, stigma veya çiftleşme organları aracılığıyla birbirleriyle temas ederse, birleşen gametler farklı türlerin kromozomlarını içerebilir ve bu şekilde allopoliploid bitki türleri oluşabilir1,2.

Görsel 1: Normal bitki ve meyve oluşumu ile poliploid bitki ve meyve oluşumunun karşılaştırılması.

Poliploidizasyonun ortaya çıkışı, bilim adamlarının yıllar boyunca yaptıkları araştırmalardan kaynaklanmaktadır. Bitkilerde doğal olarak bulunan poliploidler, ilk olarak 1900’lü yılların başında keşfedildi. Ardından, bilim adamları, poliploidizasyonun yapay olarak nasıl oluşturulabileceğini araştırdılar. Bu araştırmalar sonucunda, bitkilerde yapay poliploidizasyonun nasıl gerçekleştirilebileceği anlaşıldı. Tarım ve hayvan yetiştirme alanlarında kullanılmaya başlandı1,2,3,4.

Poliploidizasyonun verime etkileri, bitkilerde en belirgin şekilde görülür. Poliploidik bitkiler, normal bitkilere göre daha büyük, daha dayanıklı ve daha verimli olabilirler. Örneğin, poliploitik buğday ve mısır, daha büyük ve sağlam kök sistemleri geliştirme eğilimindedirler. Bu, bitkilerin daha fazla su ve besin almasına olanak tanır ve dolayısıyla ürün verimliliğini artırabilir. Poliploidizasyon ayrıca, bitkilerin hastalıklara ve tarımsal zararlı böceklere karşı daha dirençli hale gelmesine de yardımcı olabilir5.

Bitki Hücrelerinin Ploidi Seviyesini Arttırma Yöntemleri

Bitkilerde ploidi seviyesinin arttırılması, poliploid bitki varyasyonlarının oluşturulması için önemli bir tekniktir. Bu teknik, çeşitli bitki özelliklerini iyileştirmek için kullanılabilir. Bitkilerde ploidi seviyesinin arttırılması için birkaç yöntem vardır.

  1. Koltukaltı yöntemi: Bu yöntem, genellikle bitki dokularının kültüre alındığı bir laboratuvar ortamında gerçekleştirilir. Bitki dokusu, özel bir besin ortamında kültüre alınır ve daha sonra kimyasal bir madde ile tedavi edilir. Bu işlem, hücre bölünmesini tetikleyerek bitkinin ploidi seviyesini arttırır.
  2. Çaprazlama yöntemi: Bu yöntem, bitki çaprazlaması yoluyla doğal yollardan poliploidizasyonu kullanır. İki farklı bitki türü veya alt türü çaprazlanarak yeni bir bitki türü oluşturulur. Bu yöntem, doğal bir çevrede poliploidizasyon oluşabileceği gibi laboratuvar koşullarında da kullanılabilir.
  3. Kimyasal yöntem: Bu yöntemde bitki hücreleri, kimyasal maddeler ile tedavi edilir. Bu tedavi, hücrelerin bölünmesini uyarır ve poliploid bitki varyasyonları oluşturur6,7,8.

Ploidi seviyesinin artırılması, bitkilerde verimlilik ve dayanıklılık gibi özellikleri artırabilir. Poliploid bitkiler, normal bitkilerden daha büyük yapraklar, daha büyük çiçekler ve daha büyük meyveler gibi özellikler gösterebilirler. Ayrıca, poliploid bitkiler, bazı hastalıklar ve tarımsal zararlı böceklere karşı daha dayanıklı olabilirler. Ancak, poliploid bitkilerin dezavantajları da vardır. Örneğin, poliploid bitkiler, normal bitkilere göre daha yavaş büyüyebilirler ve bazı durumlarda verimliliklerinde azalma gösterebilirler. Ayrıca, bazı bitki türleri poliploidizasyona karşı duyarlı olabilir ve bu yöntem ile çaprazlanamayabilirler6.

Poliploidizasyonun Tarımsal Üretim Üzerindeki Etkileri

Poliploidizasyon, bitki üretiminde önemli bir rol oynayan bir genetik fenomendir. Bitki türlerinin çoğunluğu poliploidizasyon geçirmiş veya poliploid tipleri içermektedir. Bu nedenle, poliploidizasyon tarımsal üretimde yaygın bir uygulama haline gelmiştir. Poliploidizasyon, bitkilerin genetik yapısını değiştirerek birçok avantaj sağlar. Bu avantajlar arasında:

  1. Verimlilik Artışı: Poliploid bitkiler, genellikle diploid bitkilerden daha büyük boyutlarda olurlar ve daha büyük yaprak yüzeyine sahip oldukları için daha fazla ışık ve su absorbe edebilirler. Bu da daha yüksek bir verimlilik sağlar.
  2. Hastalık ve Tarımsal Zararlı Böceklere Karşı Daha Dayanıklı Bitkiler: Poliploidizasyon, bitkilerin savunma mekanizmalarını güçlendirerek, hastalık ve tarımsal zararlı böceklere karşı daha dayanıklı bitkilerin üretilmesine olanak sağlar.
  3. Adaptasyon: Poliploid bitkiler, genellikle çevresel değişikliklere daha hızlı uyum sağlayabilirler. Bu nedenle, poliploidizasyon, iklim değişikliği gibi çevresel faktörlere daha dirençli bitkilerin üretimine katkı sağlayabilir.
  4. Genetik Çeşitlilik: Poliploidizasyon, bitkilerde genetik çeşitlilik artışına neden olur. Bu da bitkilerin daha farklı koşullara uyum sağlayabilmesine olanak sağlar10.

Ancak, poliploidizasyonun bazı dezavantajları da vardır. Bunlar arasında:

Genetik Denge Sorunları: Poliploidizasyon genellikle genetik dengelerde değişikliklere neden olur ve bu da bazı problemlere yol açabilir9.

Poliploidizasyonun tarımsal üretim üzerindeki etkileri, bitki türüne ve poliploidizasyon derecesine göre değişebilir. Ancak, genel olarak poliploidizasyon, tarımsal üretimde önemli bir rol oynar ve bitki yetiştiriciliği için önemli bir araçtır.

Kaynaklar:

  1. Wendel, J. F. (2015). The wondrous cycles of polyploidy in plants. American Journal of Botany, 102(11), 1753-1756.
  2. Comai, L. (2005). The advantages and disadvantages of being polyploid. Nature Reviews Genetics, 6(11), 836-846.
  3. Soltis, P. S., & Soltis, D. E. (2012). Polyploidy and genome evolution. Springer Science & Business Media.
  4. Van de Peer, Y., & Mizrachi, E. (2015). The flowering process: a polyploid origin story. Trends in Plant Science, 20(8), 491-497.
  5. Leitch, A. R., & Leitch, I. J. (2008). Genomic plasticity and the diversity of polyploid plants. Science, 320(5875), 481-483.
  6. Ramsey, J., & Schemske, D. W. (2002). Neopolyploidy in flowering plants. Annual Review of Ecology and Systematics, 33(1), 589-639.
  7. Soltis, D. E., & Soltis, P. S. (1999). Polyploidy: recurrent formation and genome evolution. Trends in Ecology & Evolution, 14(9), 348-352.
  8. Chen, Z. J. (2010). Molecular mechanisms of polyploidy and hybrid vigor. Trends in Plant Science, 15(2), 57-71.
  9. Barker, M. S., Husband, B. C., & Pires, J. C. (2016). Spreading winge and flying high: The evolutionary importance of polyploidy after a century of study. American Journal of Botany, 103(7), 1139-1145.
  10. Wendel, J. F., Jackson, S. A., Meyers, B. C., & Wing, R. A. (2016). Evolution of plant genome architecture. Genome Biology, 17(1), 1-11.

Görsel Kaynak:

Denetleyen:Ahmet Alperen CANBOLAT

Yorum bırakın

E-posta adresiniz yayınlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir