Domatesin Gizli Mutasyonları Ortaya Çıktı!

Bir zamanlar Güney Amerika’da bezelye büyüklüğünde sıradan bir dağ meyvesi olan domates insan iştahının kurbanı oldu. Yılların etkisiyle DNA’sı tamamen dönüştü. Şimdilerde ise birbirinden farklı boyutlarda domates olsa da en kıymetlisi küçük olanları… İşte zamanla gerçekleşen domatesin mutasyon süreci üzerine bilimsel açıklamalar…

Bilim insanları bu fiziksel değişikliklerin gen düzeyinde nasıl ortaya çıktığını 100 farklı çeşit üzerine araştırmanın bir ürünü olarak açıklayabiliyorlar. Domateslerin gen fraksiyonlarını geriye döndürebilmek için güzel bir adım.

Howard Hughes Tıp Enstitüsü Araştırmacısı Zachary Lippman ve meslektaşları şimdi Galapagos Adaları’ndaki turuncu yapraklı yabani bir bitki ve tipik olarak ketçap ve sos haline getirilmiş çeşitler de dahil olmak üzere 100 domates türünün genomları içinde uzun ve gizli mutasyonları belirlediler.


Gen değişimi uzun yıllarının bir ürünü

Cell dergisinde 17 Haziran 2020’de açıklanan analizleri, herhangi bir bitki için DNA’nın uzun bölümlerini değiştiren bu mutasyonların en kapsamlı değerlendirmesi. Lippman, araştırmanın yeni domates çeşitlerinin yaratılmasına ve mevcut olanların gelişmesine yol açabileceğini söylüyor. Araştırmacılar, ekibinin belirlediği bir avuç mutasyonun lezzet ve ağırlık gibi temel özelliklerini değiştirdiğini gösterdi.

Cold Spring Harbor Laboratuvarı’nda bitki genetikçisi Lippman, daha önce yapılan çalışmalar uzun zamandır bu mutasyonların bitki genomlarında mevcut olduğunu gösteriyor. “Ama şimdiye kadar onları bulmak ve etkilerini incelemek için etkili bir yolumuz yoktu” diyor.


Genomun içine bir pencere

Bir organizmanın hücreleri içinde taşınan dört tip DNA harfindeki mutasyonlar veya değişiklikler, fiziksel özelliklerini değiştirebilir. Bitkileri inceleyen bilim adamları genellikle, bir DNA harfinin diğeri için değiştirildiği küçük, izlenebilir bir mutasyon türüne odaklanır.

Lippman’ın çalıştığı mutasyonlar ise çok daha büyük: DNA’nın yapısını genomun başka bir yerinde kopyalayarak, silerek, ekleyerek veya hareket ettirerek DNA’nın yapısını değiştirmekte. Yapısal varyasyonlar olarak da adlandırılan bu mutasyonlar, canlı dünyada meydana getirilmekte. Örneğin insanlarda yapılan çalışmalar bu varyasyonları şizofreni ve otizm gibi bozukluklarla doğrudan bir ilişkisinin olduğunu gösterebilir.

Bilim insanları, genetik dizileme olarak bilinen bir teknik kullanarak DNA harflerini okuyarak mutasyonları tanımlayabilirler. Bununla birlikte, bu teknolojideki sınırlamalar, DNA’nın uzun bölümlerinin kodunu çözmeyi zorlaştırır. Bu nedenle araştırmacılar, genomdaki yapısal mutasyonların tam bir resmini yakalayamazlar.

Yine de, New York Üniversitesi’nde pirinç ve hurma üzerine çalışmaları olan bitki genetikçisi  Michael Purugganan, bu mutasyonların bitkilerin özelliklerine önemli ölçüde katkıda bulunduğundan şüphelenmekte ve “Bu yüzden bu araştırma çok heyecan verici” diyor. Lippman’ın ekibi sadece bu mutasyonları domates ve vahşi akrabalarında bulmakla kalmadı, aynı zamanda bitkilerde nasıl çalıştıklarını da belirledi.


Gelecekteki domatesler için rehber

Johns Hopkins Üniversitesi’nden Michael Schatz ile işbirliği yapan yeni çalışma, uzun süreli sekanslama adı verilen bir teknik kullanarak domateslerde 200.000’den fazla yapısal mutasyon tespit etti.

Buldukları mutasyonların çoğu, özellikleri kodlayan genleri değiştirmemekte. Ancak Lippman, bu mutasyonların çoğunun genlerin aktivitesini kontrol eden mekanizmaları değiştirdiğini söylüyor. Örneğin böyle bir gen, domates meyve büyüklüğünü kontrol eder. Genden yoksun bitkiler hiç meyve vermezken, genin üç kopyasına sahip bitkiler meyveyi tek bir kopyaya sahip olanlardan yaklaşık yüzde 30 daha büyük hale getirdi.



Tarladan Sofraya 4 yapısal mutasyona ihtiyaç var!

Lippman’ın ekibi, “oldukça karmaşık” olarak adlandırdığı bir örnekte DNA yapısının özelliklerini nasıl etkileyebileceğini de gösterdi. Büyük bir hasatta modern domateslere ulaşmak için dört yapısal mutasyona ihtiyaç olduğunu gösterdiler.

Lippman, bu türden öngörülerin diğer mahsullerdeki özellik çeşitliliğini açıklamaya ve yetiştiricilerin çeşitlerini geliştirmelerine yardımcı olabileceğini söylüyor. Örneğin, domatesin yakın bir akrabası olan küçük öğütülmüş kiraz domateslere (çeri domates) büyüklük geninin fazladan bir kopyasını eklemek, onları büyüterek cazibelerini artırabilir.

Bu çalışmalar günümüzde “GDO” ön adıyla belirtilen ve tüketicilerde korku uyandıran gelişmeler gibi görünmeli. Buradaki amaç herhangi bir gen mutasyonunun sonunda ne gibi bir ürünler karşılaşılacağını bilmektir. Özellikle tarlalarda ürün ıslahı için gerekli, topraktan istenilen düzeyde verim alına bilmesi için de yarayışlı olduğu bilim insanlarında tekrar tekrar belirtilmektedir.



Dergi Referansı

  • Michael Alonge, Xingang Wang, Matthias Benoit, Sebastian Soyk, Lara Pereira, Lei Zhang, Hamsini Suresh, Srividya Ramakrishnan, Florian Maumus, Danielle Ciren, Yuval Levy, Tom Hai Harel, Gili Shalev-Schlosser, Ziva Amsellem, Hamid Razifard, Ana L. Caicedo, Denise M. Tieman, Harry Klee, Melanie Kirsche, Sergey Aganezov, T. Rhyker Ranallo-Benavidez, Zachary H. Lemmon, Jennifer Kim, Gina Robitaille, Melissa Kramer, Sara Goodwin, W. Richard McCombie, Samuel Hutton, Joyce Van Eck, Jesse Gillis, Yuval Eshed, Fritz J. Sedlazeck, Esther van der Knaap, Michael C. Schatz, Zachary B. Lippman. Major Impacts of Widespread Structural Variation on Gene Expression and Crop Improvement in TomatoCell, 2020; DOI: 10.1016/j.cell.2020.05.021

Kaynaklar

  • Hhmi.org
  • ScienceDaily.com