Tahminler, 2005’e kıyasla, dünyadaki tarımsal sistem taleplerinin yüzyılın ortalarında %60 ila 120 oranında artacağını öne sürüyor. Bununla birlikte, ürün verimliliği şu anda yılda sadece %2’den daha az artmaktadır. Bu durumun talebin karşılanmasında önemli bir sorun olacağı öne sürülmektedir.
Her ne kadar böcek ilacı, gübreleme ve mekanizasyon kullanımı son on yılda verimi artırmış olsa da, bu yaklaşımlar gelecekteki büyüme potansiyelleri bakımından sınırlıdır.
İlk yeşil devrim sırasında yetişen yüksek verimli ürün çeşitleri, 1960’larda tahıl-bitki biyokütle oranını artırarak gıda kıtlığının önlenmesine yardımcı olmuştur. Bitkinin tüketilebilir kalorilerinin çoğunu tahıl içermektedir. Bu nedenle saman yerine daha fazla tahıl olması daha fazla yiyecek anlamına gelir. Ancak çoğu ürün artık o kadar gelişmiştir ki teorik sınırlara yakındırlar.Şimdi araştırmacılar, fotosentez sürecini, verimi artırmanın bir yolu olarak manipüle etmenin yollarını arıyorlar.
Çalışmanın lideri olan Paul South: “Dünya genelinde tükettiğimiz kalorilerin üçte ikisi doğrudan veya dolaylı olarak sadece dört üründen geliyor: pirinç, buğday, soya fasulyesi ve mısır. Bunlardan ilk üçü fotosentetik bir aksaklık tarafından engelleniyor.Rubisco adı verilen enzim,tipik olarak atmosferdeki karbondioksiti yakalayarak şeker ve enerjiye dönüştürür. Ancak her beş kimyasal reaksiyondan birinde Rubisco hata yapıyor. Enzim, bunun yerine bir oksijen molekülü yakalıyor ve kimyasal reaksiyon sırasında, şeker ve enerji üretmek yerine, bitkilere toksik olan glikolat ve amonyağı veriyor. Bu problemle başa çıkmak için bitkiler, bu toksik bileşikleri geri dönüştüren fotorespirasyon adı verilen enerji açısından pahalı bir süreç geliştirdiler. Ancak bu süreç, tesisin daha az yiyecek ürettiği ve buna kıyasla daha çok enerji harcadığı bir süreçtir.”
Bu doğal çözümler, ürün verimini arttırmak için birçok araştırmacıya fotorespirasyon ayarlamayı denemede ilham verdi. Doğal olarak ortaya çıkan daha verimli geri dönüşüm yollarından bazıları, sera ve laboratuvar koşullarında büyüme ve fotosentezi geliştirmek için diğer bitkilerde genetik olarak tasarlanmıştır. Diğer bir strateji, doğal fotorespirasyonu değiştirmek ve geri dönüşümü hızlandırmak olmuştur.
Amanda Cavanagh, temel gıda mahsullerinin verimini artıran genetik tasarımlı bitkileri seçmek için özel bir serada değiştirilmiş tütün bitkilerini test ediyor. Claire Benjamin / RIPE Projesi, BİDB-ND
Kimyasal Sapma Ürün Verimini Artırır
Fotorespirasyonun bu doğrudan manipülasyonları, gelecekteki ürünlerin iyileştirilmesi için çok önemli hedeflerdir. Fosil yakıt tüketiminden kaynaklanan artan atmosferik karbondioksit, fotosentezi artırarak bitkinin daha fazla karbon kullanmasını sağlar. Bunun oksijen yakalama hatasını çözeceği varsayılabilir. Ancak, yüksek sıcaklıklar fotorespirasyon yoluyla toksik bileşiklerin oluşumunu teşvik eder. Karbondioksit iki kattan fazla olsa bile, onlara eşlik eden neredeyse 4 santigrat derecelik sıcaklık artışı nedeniyle hasat veriminde yüzde 18’lik kayıp bekleniyor. 2050 yılına kadar ihtiyacımız olan tüm gıdayı yetiştirmek için artan karbondioksit seviyelerine güvenemeyiz.
Tarımsal araştırma yenilikleri, model türlerinde hızla test edilebilir. Tütün bunun için çok uygundur çünkü genetik olarak mühendisliği ve tarlada yetiştirilmesi kolaydır. Tütünün diğer bir avantajı, kısa bir yaşam döngüsüne sahip olması, çok miktarda tohum üretmesi ve diğer tarla bitkilerine benzer yapraklı bir gölgelik geliştirmesidir. Böylece genetik değişikliklerimizin etkisini kısa sürede ölçülebilir. Daha sonra tütündeki bu değişikliklerin istenen gıda ürünlerimize çevrilip çevrilemeyeceğini belirleyebiliriz.
Değiştirilmemiş dört bitki (solda), kısaltılmış fotorespirasyon için alternatif yollar ile tasarlanan dört bitkinin (sağda) yanında büyür. Modifiye edilmiş tesisler, üretkenliklerini yüzde 40 oranında artırmak için enerjilerini ve kaynaklarını yeniden değerlendirebilirler. Claire Benjamin / RIPE Projesi, BİDB-ND
Glikolatı geri dönüştüren genetik kombinasyonu en verimli şekilde bulmak için, 1.200 tütün fabrikası benzersiz gen grupları ile test edildi. Daha sonra bu modifiye edilmiş karbondioksit bitkileri aç bırakıldı. Bu durum, toksin glikolat oluşumunu tetikledi. Sonra hangi bitkilerin en iyi şekilde büyüdüğü belirlendi. Bunlar toksini en verimli şekilde geri dönüştüren genlerin kombinasyonuna sahip. Önümüzdeki iki yıl boyunca, bu bitkiler gerçek dünyadaki tarım koşullarında daha da test edilecek. Yaklaşık bir hafta önce çiçek açan, en iyi gen kombinasyonuna sahip bitkiler, daha uzun boylu ve modifiye edilmemiş bitkilerden yaklaşık yüzde 40 daha büyüktüler.
Tütün kavramının kanıtı gösterildikten sonra, bu tasarımlar gıda ürünlerinde de test edilecek: soya fasulyesi, börülce, pirinç, patates, domates ve patlıcan gibi..
Amanda Cavanagh: “Hedefimiz, bugün ve gelecekte ısıyı alabilecek daha iyi bitkiler inşa etmek, çiftçilerin dünyayı beslemek için ihtiyaç duydukları teknoloji ile donatılmalarına yardımcı olmak.”
Ancak ekip, genetik mühendisliğini çevreleyen tartışmanın, bu teknolojiyi kullanarak yetiştirilen mahsulün çiftçiler ve tüketiciler tarafından kabul edileceğini göstermek için uzun bir inceleme sürecinin gerekli olacağını kabul ediyor.
Comments