Su ve Toprak Sağlığı Özelinde İklim Değişikliğiyle Mücadele için Biyoteknolojik Çözüm Önerilerinin Geliştirilmesi

İklim değişikliği, günümüzün en büyük sorunlarından birisidir ve küresel olarak devam etmektedir. İklim değişikliği sonucunda Türkiye’de bazı havzalarda kullanılabilir su kaynaklarının azalması nedeni ile tarımsal üretimin tehlikeye girebileceği tespit edilmiştir. Ayrıca yağış ve buharlaşma gibi parametrelerin değişmesi ile ülkemizde bitki deseninin değişmesi, kuraklık ve taşkın risklerinin artması, ani ve aşırı hava olayları sıklığının artması beklenmektedir. Önerilen APYK kapsamında iklim değişikliğinin su ve toprak sağlığı üzerindeki zararlı etkileri çevre ve insan sağlığı göz önüne alınarak biyoteknolojik mücadele yöntemleri geliştirilerek çözüm bulunması amaçlanmaktadır. İklimsel değişikliğinin en önemli sonuçlarından biri de toprak biyoçeşitliliğinin azalması sonucu toprak kaynaklı yeni bulaşıcı hastalıklara sebep olan zararlı mikroorganizmaların toprakta kolonizasyonunun artmasıdır. Toprak kaynaklı patojenler bir konakçı bitki olmadan bile, toprak mikrobiyotasında uzun süre var olma yeteneklerinden dolayı çevrede oldukça kalıcıdır. Ayrıca toprakta ve bitkide yer alan patojenik mikroorganizmaların yok edilmesi için kullanılan pestisitler, veteriner amaçlı kullanılan antibiyotiklerin toprağa karışmasıyla toprak biyoçeşitliliği olumsuz etkilenerek toprakta yer alan önemli türlerin yok olmasına ve direnç gelişimine yol açmaktadır. Özellikle çevre kaynaklı antibiyotik dirençliliğinin artmasında tarımsal üretimde kullanılan pestisit ve anti-mikrobiyaller önem taşımakta olup yeni pandemilerin oluşmasına elverişli bir ortam hazırlamaktadır. Bu nedenle patojenik mikroorganizmaları etkisiz hale getirmek ve çevresel riskleri azaltmak için etkili biyoteknolojik mücadele yöntemlerinin geliştirilmesi önem taşımaktadır. Proje de farklı biyokontrol ajanları geliştirilerek toprak mikrobiyotasında yer alan mikrobiyal çeşitliliğin faydalı türler yönünden optimizasyonu ve bu sayede toprak kaynaklı antibiyotik direnç gelişiminin önlenmesi amaçlanmaktadır. Gerçekleştirilmesi planlanan proje ile iklim değişikliğiyle mücadele de biyoteknolojik ıslah yöntemleri geliştirilerek bunların toprakta sürdürülebilir olması hedeflenmektedir. Hazırlanan spesifik mikroalg, fungus ve fajları içeren THS3 seviyesine getirdiğimiz farklı solüsyonlar oluşturularak bunların sera çalışmalarında hem prokaryotik ve ökaryotik çeşitliliğe etkileri hem de Triticum aestivum L. üzerindeki etkileri değerlendirilip patent alınarak THS 6 seviyesinde çıktılar geliştirilmesi amaçlanmaktadır. Kullanılacak bu biyolojik solüsyonların çevre ve insan sağlığı açısından etkileri detaylı genetik çalışmalarla belirlenerek toprak kaynaklı patojenler ve direnç genleri oluşumlarını önlemeleri açısından etkileri belirlenecektir. Ayrıca proje de toprağın biyoçeşitlilik potansiyelinin belirlenmesi için etkili moleküler yaklaşım geliştirilerek toprak verimsizleşmeden müdahale edilerek toprak biyolojik çeşitliliğinin tümü etkilenmeden erken müdahale imkânı sağlanacaktır. Günümüzde iklim değişikliğinin etkisiyle bitki gelişiminin kontrolünün sağlanması da giderek zorlaşmaktadır. Bu amaçla proje kapsamında değişen biyoçeşitlilik sonucunda tarımsal üretimde aratan oranlarda tehlikeli pestisit, anti-mikrobiyallerin kullanımının azaltılmasına yönelik biyoteknolojik mücadele yöntemlerinin geliştirilmesi hedeflenmiştir. Çalışmamızın temelini oluşturan ve tarımda tür spesifik biyopestisit etkeni olarak sıklıkla kullanılan Bacillus thuringiensis (Bt) türü bakteri suşları gram pozitif, spor oluşturabilme özelliği ile doğa dostu, insana ve diğer hedef olmayan türlere zarar verebilecek kimyasal ürünlerden çok daha faydalı alternatif bir organizmalardır. Aynı zamanda biyoteknolojik çalışmalarda kullanılabilecek en önemli organizmaların başında gelmektedir. Bt suşlarının bir kısmı Cry, Vip, Sip gibi insektisidal proteinlerinin yanı sıra kitinaz, thuricin, zwittermisin gibi antifungal ve fitaz, fosfataz, deaminaz, siderofor, absisik asit, jasmonik asit gibi bitki büyümesini teşvik edici özellikte olan protein ve sekonder metabolit üretebilmektedir. Bu çalışmada stok kültürlerimizde bulunan Bt suş ve izolatlarında tüm genom dizileme işleminin ardından vip, fitaz, nitrogenaz ve thuricin kodlayan gen ürünlerinin aynı Bt suşu üzerinde birleştirilmesi ve ifadesinin artırılmasına yönelik araştırmaların ardından bitki türleri üzerinde bu etkilerin teyit edilmesine yönelik uygulamaların yapılması hedeflenmektedir. Sonuç elde edilmesi durumunda gübre, insektisit ve fungusit tarımsal girdilerinin en az %20 azaltılmasının sağlanması öngörülmekte olup yeşil mutabakat bakımından çıktıları çok daha fazla olacaktır. Bu kapsamda stok kültürümüzde bulunan Bt kurstaki, Bt aizawai, Bt israelensis, Bt sotto gibi birçok alt tür üzerinde gen taraması ve geliştirme işlemleri yapılacaktır. Bu ve benzeri diğer alt türlerin suşları üzerinde insektisidal etkilerine yönelik çalışmalar yapılmış olmasına rağmen bu organizmaların fungusidal etkileri ve bitki büyümesini teşvik edici özelliklerinin araştırılması ve aynı türde birleştirilmesine yönelik çalışma bulunmamaktadır. Çalışmanın başarılı olması durumunda Vip proteini, hormon üretimi ve azot fiksasyonundaki artış sayesinde zararlıların kontrolü ve besin elementlerinin daha iyi alımı sayesinde patojenlere karşı duyarlı zamanı kısaltmakla dolaylı büyüme etkilerinin yanında kök gelişimi ve sürgün büyümesi gibi doğrudan etkileri ile verim artışı sağlanmış olacaktır. Mutant ve yabanıl tip Bt suşlarının bitkiler üzerindeki etkisi toprak, tohum, fide, yaprak, kök gibi noktalardan sıvı halde ve/veya katkı maddesi olarak uygulama suretiyle araştırılacaktır. Bitki denemeleri buğday, patlıcan, ıspanak bitkileri üzerinde tohum, toprak, kök daldırma uygulamaları şeklinde yapılacak ve prototip geliştirilecektir. Ayrıca su kıtlığıyla mücade için proje kapsamında kullanılan mikrobiyal konsorsiyumlar ve farklı formda sentezlenen çinko oksit nanopartiküllerinin atıksularda sadece farmasötik kirleticileri arıtmayıp ayrıca antibiyotiğe dirençli bakteri, antiviral dirençli yeni virüs türleri, antiviral ve antibiyotik direnç genlerinin yok etmesi hedeflendiğinden atık suların tarımda sulama ve geri dönüşüm uygulamalarında güvenle kullanılması sağlanacaktır. Bu sayede APYK kapsamında su ve toprak sağlığı göz önüne alınarak İklim değişikliğiyle mücadele için biyoteknolojik çözüm önerileri gerçekleştirilerek THS 6 seviyesinde çıktılar geliştirilecektir.