Gen Düzenleme Yöntemi İle Kağıt Üretiminde Daha Verimli Bir Ağaç Üretildi

gen duzenleme yontemi ile kagit uretiminde daha verimli bir agac uretildi
CRISPR ile modifiye edilmiş kavak ağaçları (l) ve yabani kavak ağaçları NC State serasında büyüyor. Fotoğraf Chenmin Yang'ın izniyle, NC State Üniversitesi.

Kuzey Carolina Eyalet Üniversitesi’ndeki (NC State) araştırmacılar, CRISPR gen düzenleme sistemini kullanarak, sürdürülebilir odun lifi üretiminin önemli bir engeli olan lignin seviyelerini azaltan ve odun özelliklerini iyileştiren poplar ağaçları yetiştirdiler. Science dergisinde yayınlanan bulgular, kağıttan bebek bezlerine kadar her şey için lif üretimini daha yeşil, daha ucuz ve daha verimli hale getirme potansiyeli taşıyor.

NC State’deki CRISPR öncüsü Rodolphe Barrangou ve ağaç genetikçisi Jack Wang liderliğindeki bir ekip, lignin seviyelerini düşürme, karbonhidrat/lignin (C/L) oranını artırma ve poplar ağaçlarında iki önemli lignin yapı taşı olan syringyl/guaiacyl (S/G) oranını artırma hedeflerini belirlemek için öngörücü modellemeyi kullandı. Barrangou ve Wang, bu birleşik kimyasal özelliklerin, lif üretiminde bir tatlı nokta oluşturduğunu belirtiyorlar.

Araştırmacılar, makine öğrenme modelini kullanarak, lignin üretimi ile ilişkili 21 önemli geni hedefleyen yaklaşık 70.000 farklı gen düzenleme stratejisi üzerinden geçti ve 347 stratejiye ulaştı; bu stratejilerin %99’undan fazlası en az üç geni hedefliyordu.

Araştırmacılar, daha sonra gen düzenlemeyi kullanarak 174 poplar ağacı hattı üretti. NC State’deki bir sera ortamında altı ay boyunca yapılan incelemeler, bazı çeşitlerde lignin içeriğinde %50’ye kadar bir azalma ve diğerlerinde C-L oranında %228’lik bir artış gösterdi.

Araştırmacılar, lignin azalmalarının dört ila altı gen düzenlemesi olan ağaçlarda daha belirgin olduğunu belirtiyorlar. Ancak, üç gen düzenlemesi olan ağaçlar lignin azalmasında %32’ye kadar bir düşüş gösterdi. Tek gen düzenlemeleri, lignin içeriğinde çok az bir azalmaya yol açtı, bu da CRISPR’ın çoklu gen değişikliklerini yapma yeteneğinin lif üretiminde avantajlar sağlayabileceğini gösteriyor.

gen duzenleme yontemi ile kagit uretiminde daha verimli bir agac uretildi ()
CRISPR ile modifiye edilmiş ahşap, yabani tip kavak ağacının (r) yanında kırmızı renklenme (l) gösterir. Fotoğraf Chenmin Yang’ın izniyle, NC State Üniversitesi.

Araştırma ayrıca, ağaçlardaki lignin içeriğinin azalmasının, pulping’in (odun hamuruna dönüştürme) ana yan ürünü olan “siyah likörü” azaltabileceğini ve bu sayede fabrikaların %40 daha fazla sürdürülebilir lif üretebileceğini öne sürüyor.

Son olarak, lif üretiminde bulunan verimlilikler, ağaçlarda azaltılmış lignin ve artan C/L ve S/G oranları endüstriyel ölçekte elde edilirse, pulp üretimi ile ilişkili sera gazlarını %20’ye kadar azaltabilir.

Araştırmacılar, bu çalışmanın, üç NC State kolejini, birden çok bölümü, N.C. Plant Sciences Initiative’ı, NC State’in Molecular Education, Technology and Research Innovation Center’ını (METRIC) ve ortak üniversiteleri kapsayan çok disiplinli bir işbirliğinin önemini vurguladılar.

Barrangou ve Wang, CRISPR teknolojilerinin orman ağaçlarında kullanımını ilerletmek için TreeCo adlı bir startup şirketi kurdu. Bu işbirlikçi çaba, ağaç genetik bilgilerini genom düzenleme gücüyle birleştirerek daha sağlıklı ve daha sürdürülebilir bir gelecek yetiştirmeyi hedefliyor.

CRISPR Gen Düzenleme Yöntemi Nedir?

CRISPR (Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats), bakterilerin ve arkeaların (bir tür mikroorganizma) DNA’sında bulunan tekrarlanan DNA dizileridir. Bu tekrarlanan diziler, genellikle virüslerden alınan ve daha sonra bir virüs saldırısı sırasında tanıma ve hedefleme için kullanılan benzersiz DNA dizileri arasında yer alır. Bu, bakteri ve arkeaların bir tür “bağışıklık hafızası” oluşturmasına yardımcı olur.

CRISPR-Cas9, bu doğal savunma sistemini gen düzenleme için bir araç olarak kullanma yeteneğimizi ifade eder. Cas9, bir tür protein olan ve CRISPR sisteminin bir parçası olan bir “moleküler makas” işlevi görür. Bu protein, belirli bir DNA dizisini tanıyabilir ve onu keser. Bu, bilim adamlarının belirli genleri hedeflemesine ve onları değiştirmesine veya silmesine olanak sağlar.

CRISPR-Cas9 teknolojisi, genetik araştırmada devrim yaratmıştır çünkü gen düzenlemeyi hızlı, doğru ve nispeten ucuz hale getirir. Bu teknoloji, genetik hastalıkların tedavisinden tarım ve biyoteknolojiye kadar bir dizi uygulamada kullanılmaktadır. Ancak, aynı zamanda etik ve güvenlik sorunlarına da yol açmıştır, çünkü gen düzenlemesi kalıcı ve bazen beklenmeyen sonuçlara yol açabilir.

Kaynak:

  • https://news.ncsu.edu/2023/07/crispr-poplar-tree/

İlk yorum yapan olun

Bir yanıt bırakın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak.


*