EMS mutageni kullanılarak klorosulforon (Su Grubu) herbisitine karşı dayanıklı soya (Glycine max L.) mutantlarının geliştirilmesi ve ALS geninin dizi analizi

Abstract

Soya (Glycine max L.) yağ bitkileri içerisinde en fazla üretime sahip olan bir baklagil bitkisidir. Dünyada hem yağ hem de protein kaynağı olarak kullanılmaktadır. Her bir kültür bitkisinde olduğu gibi soyada da verimi kısıtlayan en önemli unsurlardan bir tanesi yabancı otlardır. Dünyada ve ülkemizde transgenik olmayan soya yetiştiriciliğinde kullanılabilecek soyaya ruhsatlı herbisit sayısı çok kısıtlı düzeydedir. Sürekli aynı türden herbisit kullanımı, yabancı otlarda direnç oluşumuna neden olmakta ve mücadelesi bu nedenle her geçen gün zorlaşmaktadır. Dar yapraklıların yanında, geniş yapraklı yabancı otların tek bir herbisit aracılığıyla soyaya zarar vermeden kontrol edilebilmesi önemli bir konu olarak karşımıza çıkmaktadır. Bu çalışmada sülfonilüre (SU) gurubu yabancı ot ilaçlarına dayanıklı soya mutantlarının geliştirilmesi amaçlanmıştır. Bu amaç doğrultusunda Arısoy soya çeşidinin 10.000 adet tohumuna %0.1 oranında EMS uygulanmış ve 4150 adet M1 bitkisi yetiştitirilmiştir. M1 popülasyonundan elde edilen 300.000 M2 bitkisi SU grubu herbisite karşı dayanıklılık bakımından test edilmiştir. Testlemelerde sürat ve güvenilirliği sağlamak için M2 bitkileri tarla yanında hidroponik sistem altında da gözlemlenmiştir. Tarla testlemelerinde 7, hidroponik sistemde 3 bitki olmak üzere toplam 10 potansiyel dayanıklı bitki seçilmiştir. Hidroponik sistem altında yapılan konfirmasyon testlemelerinde tarladan seçilen 1 bitkinin dayanıklı olduğu teyit edilmiştir. Dayanıklı bitkide herbisitin önerilen dozunun 2 (60 ppm) ve 3 (90 ppm) katları ile tekraren testlemeler yapılmış ve kontroller ölürken, dayanıklı bitkide hiç bir semptomun oluşmadığı bir kez daha görülmüştür. Elde edilen bu dayanıklılığın ALS geninde meydana getirmiş olduğu değişikliklerin incelenmesi için moleküler seviyede analizler yapılmıştır. Bu amaçla dayanıklı bitki kendilenmiş ve 8 döl yetiştirilmiştir. 8 dölün 2 si hassas ve 6 sı dayanıklı olarak açılım göstermiştir. Bu altı dayanıklı bitkiden elde edilen DNA'larda yapılan sekans analizleri neticesinde 8 nokta mutasyonu tespit edilmiş ve bunların 7 tanesinde anlamlı amino asit değişikliği bulunmuştur. Arabidopsis thaliana model bitkisinin ALS gen protein sekans dizilimi baz alındığında, dayanıklı mutant döllerinde tirozin-154 serin (Tyr154-Ser), alanin-155 valin (Ala155-Val), valin-163 aspartat (Val163-Asp), prolin-197 serin (Pro197-Ser), glisin-609 valin (Gly609-Val), threonin-616 metiyonin (Thr616-Met) ve glutamin-644 histidin (Gln644-His) amino asit değişiklikleri tespit edilmiştir. Dayanıklılık gösteren 6 mutant dölde ortak olan tek mutasyon Arabidopsis thaliana ALS gen sekansına göre 197. noktadaki prolin-197 serin değişikliğidir. Bu veriler ışığında soyadaki herbisit dayanıklılığı hem moleküler hem de fenotipik olarak gösterilmiştir. EMS mutasyon yöntemi ile elde edilen bu dayanıklılığın genetik dayanıklılık olduğu belirlenmiştir.