Sürdürülebilir tarım için dayanıklı hasat

Mısırın mantar kapmasına ve küflenmesine neden olan organizmalar çiftçilerin, mahsul yetiştiricilerinin ve araştırmacıların tüm enerjisini alıyor. BASF uzmanları biyoteknolojinin yardımıyla mısır ekinlerinin bağışıklık gücünü artırmaya çalışıyor. Kendilerine örnek aldıkları rol model ise doğanın kendisi…

Amerika Birleşik Devletleri'nin orta batısındaki Corn Belt (Mısır Kuşağı) göz alabildiğince uzanan mısır tarlalarıyla doludur. Hasat zamanından hemen önce sonsuzmuş gibi görünen kocaman bir koyu yeşil mısır denizi ufukta gökyüzüyle buluşur. Mahsul gelişiminin bu aşamasında çiftçiler genellikle mısır saplarındaki mantarların varlığından haberdar olmaz. Bu manzara çabucak şiddetle değişebilir. Gür yeşil mısır, kahverengimsi-gri bir renge dönüşür ve ölür. Çok sayıda bitki yere düşer. Bu cinayetin zanlıları ise hasat zamanından hemen önce tüm mısır tarlalarını mahvedebilen mantarlanmaya ve küflenmeye neden olan patojenlerdir.
Bu hastalıklar yüzünden çok değerli beslenme kaynakları heba oluyor. Hatta Amerika Birleşik Devletleri’nde yıllık kaybın 1 milyar dolar civarında olduğu tahmin ediliyor. BASF Bitki Bilimi’nin bir araştırma projesi, bugün mısır tarlalarını bu gibi ziyanlara uğratan mantar hastalıklarına dayanıklı kılacak güçlerle donatmayı hedefliyor. BASF tarım endüstrisinde mantara karşı dayanıklılıkta çok uzun süredir güvenilir bir tecrübeye sahip nadir şirketlerden biri. Mantara dayanıklı soya fasulyesi tarlalarıyla ilgili mevcut bir araştırma projesi mısırı da kapsayacak şekilde genişletiliyor. BASF Bitki Bilimi’nin mantar dayanıklılığı projelerinde baş bilimci olan Dr. Holger Schultheiss, “Biz bitki biyoteknolojisinden faydalanarak gelecekte mısırları mantar kapmaya karşı kendilerini koruyabilmelerini sağlayacak mekanizmalarla donatmak istiyoruz” diyor.
Modern mısır türlerinin çoğunda küflenmeye ve çiçeklenmeye neden olan mantarlara karşı doğal yollardan üst seviyede bir dayanıklılık yoktur. Schultheiss, “Aksine diğer bitkiler, örneğin belirli ot cinsleri, evrim sürecinde bu patojenlere karşı karmaşık biyolojik bağışıklık sistemleri geliştiriyor” diyor. Schultheiss’in ekibi bunu mısırlara aktarmanın bir yolunu bulmak için bu doğal dayanıklılık mekanizmalarını araştırıyor. “Biz burada sıfırdan yepyeni bir şeyler icat etmiyoruz. Sadece doğadan öğrenmeye çalışıyoruz. Biz diğer bitkilerde mantar hastalığıyla savaşta işe yarayan biyolojik mekanizmaların aynılarını mısırda da kullanmak istiyoruz.” Bu bilim insanları halen araştırmalarının ilk aşamalarında. İleride çözümün ne olacağını kimse şimdiden söyleyemez.
Uzmanlar mahsullerin çeşitli mekanizmalar aracılığıyla mantar ve küfe karşı dayanıklı olabileceklerini zaten biliyor. Bir bitki enfeksiyon kaptığında mantar bitki hücrelerine toksin salgılar ve onu öldürür.~Mantar öldürdüğü bitki hücrelerinden faydalanarak büyür, yayılır, yeni toksinler üretir ve komşu hücrelere bulaşır. Schultheiss ve ekibinin tanımladığı ve mısıra aktarmayı hedeflediği doğal mantar dayanıklılığı mekanizmaları iki mekanizmaya göre çalışıyor olabilir: Birinde bitki hücreleri toksine karşı bağışıklık gösterir. Sonuçta mantar hücreler arasında açlıktan ölür. Diğerinde ise mantar doğrudan bitkinin yaradılışında olan savunma sistemlerinin saldırısına uğrar ve yayılmasına mahal bırakmadan ilk aşamada öldürülür. Eylem mekanizmalarını tanımlamak bu kadar kolay olsa da hücresel ve moleküler seviyede işin içine hangi süreçlerin girdiğini anlamak ve bitki biyoteknolojisi yardımıyla onları mısırlara aktarmak o kadar kolay değil. Schulteiss, “Bu dayanıklılık mekanizmalarını yeniden üretmenin en iyi yolunu bulmak için yığınla laboratuvar deneyi yapıyoruz” diyor. Örneğin, tek tek hücreleri enfeksiyon kapmış dayanıklı bitkilerden kesip çıkarmak için lazerle mikro parçalama denilen bir laboratuvar teknolojisi kullanılıyor. Ardından bu hücrelerin gen faaliyetleri inceleniyor. Bu temelde şablonlar çıkarılıyor ve dayanıklılık mekanizmaları aydınlığa kavuşturuluyor. Eğer bu deneyler başarılı olursa bir sonraki adım onları sera ortamında saha deneylerinde yeniden üreterek korumalı ve kapalı bir ortamda elde edilen gözlemlerin doğrulanması olacak.

MISIR KUŞAĞI SEÇİLDİ
BASF Bitki Bilimi’nde mantar dayanıklılığı projesi yöneticisi Dr. Karen Century, “Mantar hastalığı büyük ölçüde iklim ve toprak uyumu gibi belirli saha koşullarına bağlıdır” diyor. O, laboratuvarda geliştirilen bir bitkinin kontrollü sera koşullarında eşsiz mantara dayanıklılık özellikleri gösterebileceğini ancak diğer koşulların hakim olduğu ve mantara dayanıklılığın bir hayli zayıfladığı tarla dışında bunu yapamayabileceğini söylüyor. Bu yüzden ilk saha deneylerine 2014 yılı başlarında başlandı, yani mantara dayanıklı mısır projesinin başlamasının üstünden bir yıl bile geçmeden. BASF uzmanları mantara dayanıklı mısırların daha sonra ekilecekleri alan olarak ABD orta batısındaki Mısır Kuşağı’nda yer alan bölgeleri seçti.
Century, “Biz burada çiftçiler için en mükemmel çözümleri geliştirmek üzere global bir araştırma ekibinin parçası olarak çalışıyoruz” diyor. Bu projeye ABD, Belçika, Almanya ve Kanada’dan da meslektaşlar katılıyor. BASF Bitki Teknolojisi’nin bu karmaşık proje için kurduğu akademik ağ da eşit derecede geniş kapsamlı. Schultheiss, “Biz şu anda ABD, İngiltere ve Almanya’daki üniversiteler ve araştırma enstitüleriyle bağlar kurmuş durumdayız” diyor. Onun bakış açısına göre bu türden araştırma iş birlikleri kaçınılmaz. Bilim adamları ekibinin yöneticisi, “Doğada o kadar büyük bir çeşitlilik söz konusu ki hiç kimse tek başına her bitkiyi doğal mantar dayanıklılığı mekanizmaları için incelemeye yetişemez. Biz bu yüzden BASF dışındaki araştırmacılarla kurduğumuz iş birliklerine güveniyoruz. Eğer onların aldıkları sonuçlar gelecek vaad edici görünürlerse, biz onları kendi bünyemizde araştırma ortakları olarak çalıştırmaya çabalarız” diyor.

YILLAR ALACAK
Ancak mantara ve küfe karşı dayanıklılığı genetik olarak tasarlanmış ilk mısırın ticari anlamda pazara sürülebilir hale gelmesi yıllar alacak. Karmaşık ve uzun olan araştırmanın sırf kendisi değil. Tüm bilimsel kavramların yıllar süren saha deneyleriyle kapsamlı bir şekilde doğrulanmaları gerekir ve ardından hükümet yetkililerinin yapması gereken düzenleyici işler de genellikle birkaç yılı bulur. Mevcut tahminlere göre kendi türünde ilk ürün pazara 2030’ların başlarında sürülebilir. Çiftçilerin önünde o zamana kadar mısır mantarı ve küfüyle savaşabilmek için toprağın korunmasını ve mahsul getirisini etkileyebilecek toprağı sürme ve mahsul yoğunluğunu azaltma gibi argonomik uygulamalara başvurmak gibi çok az seçenekleri olacak.