Gen düzenleme teknolojisi (CRISPR) kullanılarak canavar otu (Orobanche spp., Phelipanche spp.)' na dayanıklı domates ıslahı

Domates (Solanum lycopersicum), dünya genelinde yaygın üretimi ve yüksek tüketim oranlarıyla öne çıkan, önemli ekonomik değere sahip temel tarım ürünlerinden biridir. Ancak çevresel koşullar, toprak yapısı, bitki besleme stratejileri, sulama sistemleri ve çeşitli patojenler gibi üretimi sınırlandırıcı faktörler, domates tarımında verim ve kalite kayıplarına yol açabilmektedir. Özellikle dünya çapında ve Türkiye'de domates üretimini kısıtlayan önemli sorunlardan biri, tamamen parazitik yaşam sürdüren ve yaşam döngüsünü konukçu bitki üzerine kuran Orobanche spp. ve Phelipanche spp. gibi "canavar otu" türleridir. Uygun çevresel şartlar altında, konukçu bitkilerin köklerinden karotenoid metabolizması aracılığıyla sentezlenip salgılanan strigolakton hormonları sayesinde çimlenen canavar otu tohumları, domates bitkisine tutunarak ciddi zararlar meydana getirmektedir. Bu çalışmada, kök paraziti Orobanche spp. ve Phelipanche spp. türlerine karşı dayanıklı domates (Solanum lycopersicum) hatlarının geliştirilmesi amacıyla, strigolakton biyosentezinde görev alan SlCCD8 genine yönelik CRISPR/Cas9 gen düzenleme teknolojisi uygulanmıştır. Bu kapsamda özgün rehber RNA (gRNA) dizileri tasarlanarak, Cas9 proteini ile birlikte Agrobacterium aracılığıyla domates bitkilerine aktarılmış ve bitki transformasyonu gerçekleştirilmiştir. Gen düzenleme sonrası oluşan "çerçeve içi (in-frame)" mutasyonlar taşıyan T1 ve T2 generasyonlar, hem hidroponik sistemde hem de saksı denemelerinde T3 generasyonu ise hidroponik sistemde canavar otu dayanıklılığı açısından test edilmiştir. Elde edilen sonuçlara göre, mutasyona uğramış D38 genotipinde canavar otu tüberkül gelişiminin gözlenmemesi, bu mutasyonun parazite karşı etkin bir dayanıklık sağladığını ortaya koymuştur. Ayrıca D38 hattı, biyotik stres koşullarına rağmen gelişim şeklini korumuş, bu da elde edilen genotiplerin ıslah programlarında doğrudan kullanım potansiyelini göstermiştir. Moleküler düzeyde yapılan RT-qPCR gen ifade analizleri sonucunda, mutant bitkilerde CCD8 gen ekspresyonunun kontrol grubuna göre anlamlı şekilde arttığı; buna karşılık CCD7 ve MAX1 genlerinde istatistiki olarak anlamlı bir fark bulunmadığı belirlenmiştir. Bu çalışma, klasik kimyasal mücadele yöntemlerinin sınırlarını aşan, çevre dostu ve hedefe yönelik bir dayanıklılık ıslah stratejisi sunmakta; aynı zamanda CRISPR/Cas9 sisteminin domateste parazit yabancı otlara karşı fonksiyonel genetik yaklaşım olarak kullanılabilirliğini göstermektedir. Elde edilen bulgular, CRISPR/Cas9 ile gen düzenleme temelli dayanıklılık mekanizmalarının, gelecekte domates gibi stratejik tarım ürünlerinde sürdürülebilir ıslah programlarına katkı sağlayabileceğini göstermektedir.