Mutfaktaki çok yönlülüğüne rağmen domatesin bilmediğimiz gizli yönleri de var. Japonya’daki araştırmacılar domateslerdeki erkek polenlerde kısırlığı tetikleyen geni keşfettiler.
Şubat 2022’de Plant Physiology‘de yayınlanan bir çalışmada, Tsukuba Üniversitesi’nden araştırmacılar, orf137 geninin domates bitkilerinde belirli bir erkek polen kısırlığının temelini oluşturduğunu ortaya çıkardı ve bunun arkasındaki mekanizmayı açıkladı.
Sitoplazmik erkek kısırlığı, bir bitkinin verimli polen üretemediği bir durumdur.
(Stoplazmik erkek kısırlığı nedir?, doğrudan doğruya stoplazma tarafından meydana getirilmektedir. Normal stoplazma (N), kısırlığı meydana getiren stoplazma ise (S) ile gösterilmektedir. “S” stoplazmayı taşıyan bitkiler, “erkek kısır” olup yabancı tozlama olduğu takdirde tohum oluşumu sağlanabilmektedir.)
Bu durum, hücre çekirdeğinin genomları ile hücresel enerjinin üretildiği yani hücrenin “güç merkezi” olan mitokondri arasındaki uyumsuzluğun sonucudur.
Sitoplazmik erkek kısırlığı, tarım için önemlidir çünkü belirgin şekilde farklı ebeveyn türlerinin melezlenmesinden kaynaklanan ilk nesil hibrit tohumlarını verimli bir şekilde üretmek için kullanılır.
Bu olayı tetikleme mekanizması çeşitli tahıl ürünlerinde araştırılmış ve mitokondriyal genom tarafından kodlanan ilişkili genlerde meydana geldiği bulunmuştur. Ancak bu çalışmadan önce domateslerde bu mekanizmaya henüz rastlanmamıştı.
Araştırmanın kıdemli yazarı Profesör Tohru Ariizumi, “Sitoplazmik erkek kısırlığı ile ilişkili genler mısır, buğday ve pirinç gibi bir dizi mahsulde bulundu, ancak şimdiye kadar domateslerde hiçbiri tespit edilememişti, biz de MitoTALENS adlı bir metot kullanarak bu genleri aramaya başladık.” diye açıkladı.
MitoTALEN’ler son zamanlarda genomları düzenlemek için yenilikçi bir araç olarak ortaya çıkmış ve mitokondriyal genomdaki genlerin belirli işleyişlerinin durdurulmasını sağlamıştır. MitoTALEN’ler, diğer mahsullerde sitoplazmik erkek kısırlığı ile ilişkili birkaç mitokondriyal geni bozmak için kullanılmıştır.
Ekip, sitoplazmik erkek kısırlığı ve verimli domates çeşitlerinin DNA dizisi aralıklarını karşılaştırarak, domates mitokondrisinde bulunan orf137 ile ilişkili bir geni tanımladı.
Sonuçlar, mitoTALEN’in hedeflenen organizmadaki genetik bilginin bir mutasyon üretim yoluyla değiştirilmesini tetiklediğini ve orf137 çevresinde DNA’da çift zincir kırılmalarına neden olduğunu gösterdi. DNA’daki çift zincir kırılmalarını takip eden onarım mekanizmasının, genom stabilitesini koruyan DNA çift zincir onarım yolunun aracılık ettiği görüldü.
Profesör Ariizumi, “Mitokondriyal orf137’yi, sitoplazmik erkek kısırlığı olan domates bitkilerinin erkek kısırlık fenotipini tamamen destekleyen ilişkili gen olarak tanımladık” diyor.
Bu çalışmanın sonuçları, orf137 taşıyan kısır erkek polenli domates bitkilerini kullanan verimli bir F1 hibrit yetiştirme sistemi geliştirmek için bir temel sunmaktadır. Gelecekte, şu anda kullanılan elle tozlaşma sistemleri yerine böcek tozlaştırıcılar kullanılarak domates F1 hibrit tohumları üretilebilir ve bu da tohum üretim maliyetlerini düşürür.
Çeviri: Sezin Aliye Bozdoğan
Referans: Kosuke Kuwabara, Shin-ichi Arimura, Kenta Shirasawa, Tohru Ariizumi. orf137 triggers cytoplasmic male sterility in tomato. Plant Physiology, 2022; DOI: 10.1093/plphys/kiac082
