Epigenetik alanındaki tarım uygulamaları

Biyoteknoloji alanında yaşanan gelişmelere paralel bir şekilde epigenetik biliminin tarımsal uygulamalara katkı sağlayacağı şüphesiz. Fakat tüm bu gelişmelerin, ancak herkes için yeterli düzeyde ve eşit olarak besin kaynaklarının sağlandığı koşullarda anlamlı hale geleceği açıktır.

Epigenetik, kelime olarak genetiğin üstünde veya ötesinde anlamına gelmektedir. Yani genetik bilgide herhangi bir yapısal değişime yol açmadan çevresel faktörlerin etkisi altında canlının genlerinin işleyişinde meydana gelen değişimlerdir. Bu değişim veya düzenleyici mekanizmalar diğerlerinden farklı olarak bir sonraki nesle aktarılabilen bir şekilde karşımıza çıkar, aynı zamanda geri dönebilme özelliğine sahiptir.

Davranış kalıtımından tarıma kadar birçok alanda bu epigenetik mekanizmalar çalışılmaya, yeni bulgular elde edilmeye devam ediyor. Söz konusu tarım ve bitkiler olunca bu alandaki çalışmalar, üretimde karşılaşabilecek sorunlara cevap olabilecek potansiyele sahip olduğundan daha da dikkat çekiyor. Bitkilerin farklı çevresel koşullara nasıl adapte olduğunu, epigenetiğin bitkide gen ifadesi ile fenotipi (dış görünüş) nasıl değiştirdiğini veya bitkilerin nasıl çeşitlilik gösterdiğini anlamak, değişen iklim koşulları altında sürdürülebilir tarım uygulamalarını geliştirebilmek için son derece önemli.

Tarım alanında yararlanılan en eski uygulamalardan biri de “vernalizasyon”. Soğuklandırma olarak da bilinen vernalizasyon, ilk olarak Sovyet tarım biyoloğu Lısenko tarafından 1928 yılında ortaya konulmuştur. Sovyetler Birliği’nin içinde bulunduğu özel koşullar (1928 öncesi geçen sert kış dönemi ve kıtlık sorunu) nedeni ile buğday üretiminin acilen artırılması gerekiyordu. Lısenko, uygulamacı bir tarım biyoloğu olarak bütün dikkatini bu yıllarda Sovyet Devleti’nin acil sorunlarına vermişti. Bu durum, bilimsel araştırma süreçlerinin esasında toplumsal faydaya dönük bir içerikle yeniden yapılandırılması gerektiği tezinin Sovyetler Birliği’ndeki bilim politikasının özünü oluşturduğunu da bizlere gösteriyor.

Tarımsal üretimin büyük kısmı iklim koşullarına bağlı olduğundan yağış, sıcaklık ve nem gibi iklim faktörlerinin üretim sırasında denetim altına alınamaması, üreticilerin bu koşullara uygun yetiştiricilik yapmalarını da zorunlu hale getirmiştir. Lısenko, çalışmalarında sıcaklık değişimlerinin bitkilerin biyolojik yaşam döngülerini nasıl etkilediği üzerine yoğunlaşmıştı. Kışlık buğdayını baharda da yetiştirebilmek için etkili olduğunu düşündüğü mekanizmaları incelemişti. Buna göre fide ya da tohumlar kışın ıslatılıp soğutuluyor, baharda ekildiklerinde ise yaşam döngülerini daha çabuk tamamlayıp güzü beklemeksizin ürün alınabiliyordu.

Ekili alandan yüksek verim almak ve kaliteli ürün elde etmek için tarlada uygun zamanda düzenli bir çimlenme ve topraktan çıkışının sağlanması gerekir. Örneğin Türkiye’de buğday genellikle güz mevsiminde kışlık olarak ekilir. Kışlık ekimde, yazlık ekimle kıyaslandığında daha yüksek verim alındığı gözlenir. Bunun dışında ekim zamanı, türün soğuğa toleransı ve vernalizasyon isteğine bağlı olarak da değişebilmektedir. Bu sebeple epigenetik mekanizmalardan tarım alanında faydalanabilmek oldukça önemlidir.

Epigenetik çalışmalar için belki de bir temel oluşturmuş olan vernalizasyon çalışmalarından bugüne gelindiğinde DNA metilasyonu, histon modifikasyonu, mRNA’lar (mesajcı RNA’lar), ncRNA (proteine çevrilmeyen, kodlanmayan RNA’lar), RNAi (RNA interferans: genetik bilginin protein olarak ürüne dönüşümünden önce genetik bilginin baskılanması, düzenlenmesi) gibi epigenetik mekanizmalar kullanılarak tarımsal öneme sahip buğday, domates, mısır, fasulye gibi ürünler üzerinde çalışmalar yürütülmeye devam ediyor. Epigenetik mekanizmalar üzerine yapılan çalışmalar, bu mekanizmaların çiçeklenme süresi, meyve gelişimi, çevresel faktörlere verilen yanıtlar ve bitki bağışıklığı gibi zirai açıdan önemli özellikler dahil olmak üzere bitki yaşamının hemen hemen her alanında yer aldığını göstermekte. Aynı zamanda bitki üretimi için böceklere karşı kullanılacak olan yeni yöntem ve uygulamaların çevreyle dost, insanlar ve hayvanlar için sağlıklı olması oldukça önemli ve epigenetik mekanizmalar (ör. RNAi) bunu sağlayabiliyor.

Sonuç olarak, biyoteknoloji alanında yaşanan gelişmelere paralel bir şekilde epigenetik biliminin tarımsal uygulamalara katkı sağlayacağı şüphesiz. Fakat tüm bu gelişmelerin, ancak herkes için yeterli düzeyde ve eşit olarak besin kaynaklarının sağlandığı koşullarda anlamlı hale geleceği açıktır.

Bilim ve Aydınlanma Akademisi’nin çıkardığı Madde Diyalektik ve Toplum dergisinin 1. Cilt 3. sayısında yayımlanan “Epigenetik Alanındaki Tarım Uygulamaları” makalesinde, epigenetik alanında bitkilerle yapılan çalışmalar ve bunlara ait tarımsal uygulamalar ile gelecekte kullanılma potansiyeli yüksek olan uygulamalardan, bunların hangi epigenetik mekanizmalar aracılığıyla nasıl ortaya konulduklarından, artan ekin fenotipik çeşitliliğinden ve değişen iklim koşulları altında sürdürülebilir tarım için epigenetik çalışmalardan ayrıntılı bir şekilde bahsedilmiştir.

İlgili makaleye burdan ulaşabilirsiniz:

http://bilimveaydinlanma.org/content/images/pdf/mdt/mdtc1s3/epigenetik-…