Gen Düzenlemesi ile Yüksek Demir ve Düşük Fitat İçeriğine Sahip Soya Hatlarının Geliştirilmesi
AKSOY E. (Yürütücü), Çalıkan S., Yıldırım K.
TÜBİTAK - AB COST Projesi , 2024 - 2027
- Proje Türü: TÜBİTAK - AB COST Projesi
- Başlama Tarihi: Mart 2024
- Bitiş Tarihi: Mart 2027
Proje Özeti
Demir (Fe) eksikliğine bağlı gizli açlık, dünyada milyarlarca insanı etkileyen aneminin en önemli etmeni olarak büyük bir halk sağlığı sorunu krizine yol açmaktadır. Bu krizin çözümüne yönelik geliştirilebilecek en etkin yöntem ise biyo-zenginleştirmedir (biyofortifikasyon). Ancak, demirce zenginleştirilmiş gıdaların içerisinde doğal anti-besin maddeleri bulunmakta ve bu maddeler demirin insan bağırsağından etkin emilimini azaltmaktadır. Bu sorunun ortadan kaldırılması için tohumlarında yüksek miktarda demir depolayan ve bu demiri anti-besin kimyasallarından farklı formda depolayan kültür bitkilerinin kullanılması gerekir. Dünyada en çok üretilen yağ bitkisi olan soya (Glycine max L. Merr.), tohumunda yüksek miktarda demiri ferritin içine hapsolmuş şekilde depolar. Bu da soya ile beslenilmesi durumunda demirin bağırsaklardan daha etkin emilimini sağlar. Ancak, soya tohumunda da doğal olarak anti-besin maddesi olan fitat depolanmakta olup, bu fitat miktarı demirin bağırsak emilimini azaltmaktadır. Yapılan mutasyon ıslahı çalışmalarıyla düşük fitat içeriğine sahip soya hatları geliştirilmiştir. Ancak, düşük fitatın bu hatlarda verim ve çimlenme sorunlarına yol açtığı gösterilmiştir. Öte yandan, fitat depolanmasından sorumlu multidrug resistance proteinlerden (MRP) bazılarının çeltikte mutasyona uğratılması veya RNAi ile farklı bitkilerde susturulması durumunda tohumda azalan fitat miktarının verim ve çimlenmeye olumsuz etkilerinin olmadığı belirlenmiştir. Bu nedenle, önerilen projenin amacı; yüksek dane demir içeriğine sahip yerli ve milli soya çeşidi Arısoy’u kullanarak, CRISPR-Cas9 temelli gen düzenlemesiyle yüksek demir ve düşük fitat içeriğine sahip soya hatları geliştirerek demirin biyo-yararlanımının artırılmasıdır. Önceki yapılmaya çalışılan mutasyon ıslahı çalışmalarının aksine, önerilen bu projede ilk kez üç GmMRP geni (GmMRP3, GmMRP13 ve GmMRP19) soyada gen düzenleme yöntemiyle eş zamanlı mutasyona uğratılarak fonksiyonlarını kaybetmeleri sağlanacaktır. Bu sayede, verim ve kalite özelliklerinde önemli bir azalmaya yol açmadan yüksek Fe içeriğine sahip Türk soya çeşidinin tohumlarında biriken anti-besin maddesi fitatın miktarının CRISPR-Cas9-temelli gen düzenlemesiyle azaltılması literatürde ilk kez denenecektir. Beş iş paketi olarak kurgulanan projede 3 MRP geninde korunmuş TMD1 ve NBD1 bölgelerini hedeflemek için 3 farklı gRNA dizayn edilmiştir. Bu 3 gRNA’nın ikili kombinasyonları olacak şekilde CRISPR-Cas9 vektörünün oluşturulup, PCR ve dizileme ile doğrulanacaktır. Ardından, bu kombinasyonlardan en etkin olanı soya yaprak protoplastlarında T7E1 testi ile belirlenecektir. Mutasyon tespit edilen genomik DNA’lardaki mutasyonların türleri ve yerlerinin belirlenebilmesi için genomik DNA’lar dizilenecektir. Seçilen gRNA kombinasyonunu içeren bitki transformasyon vektörü Arısoy ve kontrol çeşidi Williams-82’nin kotiledon nodlarına Agrobakteri yöntemiyle transforme edilecek, T0 transgenik soya bitkileri seçilip rejenere edilecektir. Transgenik bitkilerde mutasyonlar doğrulandıktan sonra T1 jenerasyonunda en düşük MRP gen ifadesine sahip transgen içermeyen homozigot mutant hatları belirlenecektir. Bu hatlardan elde edilecek T2 tohumları sera denemesine alınarak, verim ve verim özellikleri ile yaprak ve tohumlarında biriken fitik asit miktarı ve kalite özellikleri belirlenecektir. Projeden SCI dergide en az bir yayın ve kongrede en az 2 bildiri çıktısı öngörülmektedir. Proje kapsamında iki yüksek lisans öğrencisi soyada genom düzenleme alanında eğitilecek ve tez tamamlayacaktır. Projede geliştirilecek genomu düzenlenmiş ve biyofortifiye edilmiş soya hatlarının hayvan beslenme çalışmalarında kullanılmasına yönelik bir uluslararası bir de ulusal proje hazırlanacaktır. Bu sayede, geliştireceğimiz yöntemin Fe biyo-yararlanımını nasıl arttıracağı daha net anlaşılacaktır. Geliştirilecek transgenden ari genomu düzenlenmiş soya üretim protokolü uluslararası patent başvurusu ile koruma altına alınacaktır. Geliştirilecek soya hatlarının transgenik bitki kullanımının yasak olmadığı ABD ve Pakistan gibi ülkelerde tescili ve ticarileştirilmesi üzerine ortaklıklar kurulacaktır. Bu süreç içerisinde AB ve Türkiye’de genomu düzenlenmiş bitkilerin kullanımına yönelik yasal düzenleme yapılırsa, AB ve Türkiye’de de ticarileştirmeleri üzerine adımlar atılacaktır.