Kakao, kahve ve avokado dahil pek çok bitkinin genetiği değiştirilemez ancak aşılamayı içeren bir teknik bunu değiştirebilir ve daha üretken ve besleyici çeşitlere kapı açabilir.
Kahve bitkileri, bir sürgünün başka bir bitkinin anaçına aşılanmasıyla çoğaltılabilir.
Bir bitkinin diğerine aşılanması şeklindeki eski hile, çok modern bir kullanım alanı bulabilir; başka yollarla düzenlenmesi çok zor veya imkansız olan bitkilerin gen düzenlemesini mümkün kılabilir.
İtalya’daki Pisa Üniversitesi’nden Ugo Rogo, “Henüz başlangıç aşamasında ama bu tekniğin büyük potansiyeli var” diyor.
Bitkileri daha üretken ve daha besleyici hale getirmek, çiftçiliğin verdiği büyük zararla mücadele etmek ve dünya nüfusu arttıkça ve iklim değişikliği mahsulleri giderek daha fazla vurduğunda gıda fiyatlarındaki artışları sınırlamak için hayati önem taşıyor. CRISPR gen düzenlemesi ile yapılabilecek hassas değişiklikler bunu başarmanın en iyi yoludur.
Bununla birlikte, bitkilerin gen düzenlemesi zordur çünkü bitkilerin etrafında, hayvan hücrelerinin aksine sert hücre duvarları bulunur. Bitkilerin geleneksel genetik mühendisliği, DNA emdirilmiş peletlerin bitki hücrelerine ateşlenmesi (biyolistik olarak bilinir) veya doğal gen mühendisliği mikrobu olarak bilinen doğal bir gen mühendisliği mikrobunun kullanılması gibi teknikleri içerir. Agrobacterium.
Bu yaklaşımlar, değiştirilmiş hücrelerden tüm bitkilerin üretilmesine dayanır ve birçok bitkide, özellikle de ağaçlarda bu yapılamaz. Örneğin kakao, kahve, ayçiçeği, manyok veya avokado ile çalışmaz.
İşe yaradığı tesisler için bile başka bir önemli sorun var. Gen düzenleme, doğal olarak çok yaygın olan türden küçük mutasyonları tetiklemek için kullanıldığında, birçok ülkedeki düzenleyiciler bunu standart bitki yetiştirmeye eşdeğer olarak görüyor; bu, bu tür bitkilerin, geleneksel genetiği değiştirilmiş bitkiler için gereken uzun ve pahalı denemeler olmadan onay alabileceği anlamına geliyor. Ancak biyolistik ve Agrobacteriumfazladan DNA genellikle bitkilerin genomlarına eklenir, bu nedenle tam düzenleyici süreçten geçmeleri gerekir.
Bitki bilimcileri, daha fazla tür için işe yarayan ve genoma istenmeyen DNA parçaları eklemeyen bitkileri düzenlemenin yollarını bulmaya çalışıyorlar. Bir seçenek, CRISPR araç kitinin bazı kısımları için RNA kodlamasını bitki hücrelerine iletmek için virüsleri kullanmaktır. Buradaki sorun, gen düzenleme için yaygın olarak kullanılan Cas9 proteininin çok büyük olması, yani onu kodlayan RNA’nın çoğu virüse sığamamasıdır.
2023 yılında Almanya’daki Max Planck Moleküler Bitki Fizyolojisi Enstitüsü’nden Friedrich Kragler başka bir yaklaşımı açıkladı. Bitki köklerinin, bitkilerin etrafında dolaşabilen, sürgün ve yapraklardaki hücrelere girebilen özel bir RNA türü ürettiğini biliyordu.
Bu nedenle ekibi, iki temel CRISPR bileşenini kodlayan bu tür RNA’ları üretmek için bitkileri genetik olarak tasarladı: Düzenlemeyi yapan Cas proteini ve düzenlemenin nerede yapılacağını söyleyen kılavuz RNA. Daha sonra, değiştirilmemiş bitkilerin sürgünlerini, değiştirilmiş bitkilerin köklerine aşıladılar ve bunun, bazı sürgünlerin ve tohumların gen düzenlemesiyle sonuçlandığını gösterdiler.
Rogo ve meslektaşları, yaklaşımın o kadar umut verici olduğunu düşünüyor ki, şimdi bunu vurgulayan ve başkalarını da onu geliştirmeye yardımcı olmaya teşvik eden bir makale yazdılar. Rogo, “Aşılama bize CRISPR sistemini ağaçlarda veya ayçiçeği gibi bitkilerde kullanma olanağı veriyor” diyor.
Aşılamayla ilgili en önemli şey, nispeten uzak akraba olan bitkilerin birbirine aşılanabilmesidir; örneğin, domates filizlerini patates anaçlarına aşılayabilirsiniz. Dolayısıyla, gen düzenlemesi için bir ayçiçeği anacının genetik mühendisliğini yapmak mümkün olmasa da, ilgili bitkilerin uyumlu bir anaç yapacak şekilde tasarlanması mümkün olmalıdır.
Gerekli RNA’ları üreten bir anaç bulunduğunda, çok çeşitli bitkilerin gen düzenlemesinde kullanılabilir. Cambridge Üniversitesi’nden Julian Hibberd, “Cas9’u ve düzenleme kılavuzlarını her türlü elit türe sunmak için kökleri kullanabilirsiniz” diyor.
Kendisi de Max Planck Enstitüsü’nde olan ancak Kragler’in ekibinin bir parçası olmayan Ralph Bock, “Transgenik anaç yapmak, yalnızca bir kez yapılması gerektiği ve daha sonra sonsuza kadar ve birden fazla tür için kullanılabileceği göz önüne alındığında, büyük bir çaba değil” diyor.
Bir örnek olarak, Chardonnay gibi yalnızca birkaç üzüm çeşidi tek hücrelerden yenilenebilmektedir ve dolayısıyla değiştirilebilmektedir. Ancak hastalık direnci sağlayan bir Chardonnay gen düzenleme anacı yaratıldığında, bu tüm üzüm çeşitleri ve ötesinde işe yarayacaktır.
Rogo ayrıca aşılamayı viral yaklaşımla birleştirmeyi de öngörüyor. Cas9 için büyük mRNA’ları sağlamak için anaçlar kullanılabilirken virüsler kılavuz RNA’ları sağlar. Bu sayede aynı anacın birçok farklı gen düzenlemesi yapmak için kullanılabileceğini söylüyor.
