Küresel ısınma, artan kuraklık ve tatlı su kaynaklarının hızla tükenmesi dünya genelinde geleneksel tarımı tehdit ederken, bilim insanları geleceğin gıda güvenliği için rotayı tuzlu topraklara çevirdi. Suudi Arabistan’daki Kral Abdullah Bilim ve Teknoloji Üniversitesi (KAUST) bünyesinde yürütülen çığır açıcı bir araştırma, halk arasında “deniz börülcesi” ya da “deniz kuşkonmazı” olarak bilinen Salicornia bitkisinin genetik şifresini çözerek tuzlu su tarımının kapılarını araladı.
Birçok tarım ürünü için ölümcül olan litre başına 200 milimolün (yaklaşık 12 bin ppm) üzerindeki sodyum klorür seviyelerine dayanabilen bu bitki, kıyı bataklıklarında, çamur düzlüklerinde ve gelgit bölgelerinde kolaylıkla hayatta kalabiliyor.
Genetik harita çıkarıldı: 13 ülkeden 318 örnek incelendi
Prestijli bilimsel dergi Nature Communications’ta yayımlanan çalışmada araştırmacılar, Salicornia cinsine ait 6 farklı türün yüksek kaliteli kromozom düzeyindeki referans genomlarını çıkardı. 13 farklı ülkeden toplanan 318 genetik örneği analiz eden ekip, bitkinin aşırı tuzlu ekosistemlere nasıl adapte olduğunu gen düzeyinde haritalandırdı.
KAUST Biyoloji ve Çevre Bilimleri Bölümü’nden Dr. Vanessa Melino liderliğindeki ekip, bitkinin yalnızca tuza dayanıklı genler geliştirmekle kalmadığını, aynı zamanda genom boyutunda ve yapısında devasa evrimsel dönüşümler geçirdiğini tespit etti. Özellikle Kuzey Amerika kökenli Salicornia bigelovii türünün hibritleşme ve hareketli DNA parçacıkları (retrotranspozonlar) sayesinde genomunu katlayarak büyüttüğü, bu sayede daha kalın, su dolu gövdelere ve daha iri tohumlara sahip olduğu belirlendi.
Tuzu tehdit değil, avantaja dönüştüren mekanizma
Geleneksel bitkiler sodyumun köklerden içeri girmesini engelleyerek hayatta kalmaya çalışırken, Salicornia tamamen farklı bir fizyolojik strateji izliyor. Bitki, ortamdaki sodyumu yüksek miktarda bünyesine çekiyor ve “vakuol” adı verilen hücresel boşluklarda izole ederek hücrenin hassas yaşamsal kısımlarını koruyor.
Küçülmüş yaprakları, suyu hapseden etli (sukulent) dokuları ve hücre içi osmotik basıncı anlık dengeleyen algılayıcı genleri sayesinde bitki, değişen tuz konsantrasyonlarına karşı olağanüstü bir direnç sergiliyor.
Deniz suyuyla sulanan tarlalar ve bitkisel yağ üretimi
Araştırmanın nihai hedefi yalnızca Salicornia’nın biyolojik sırlarını anlamakla sınırlı değil. Elde edilen veriler, deniz suyu veya tuzlu yeraltı sularıyla sulanabilecek yeni nesil tarım ürünlerinin geliştirilmesinde temel rehber işlevi görecek. Taze tüketildiğinde zengin bir besin kaynağı sunan bitkinin tohumları ise yüksek oranda bitkisel yağ ve protein barındırıyor.
Araştırma ekibi, evcilleştirme sürecinin henüz başında olunduğunu belirterek; tohumların hasattan önce dökülmesi, uzun olgunlaşma süresi gibi yabani özellikleri ıslah çalışmalarıyla optimize etmeyi hedefliyor. Bu genetik kütüphane sayesinde buğday gibi geleneksel kültür bitkilerinin kuraklığa ve tuz stresine karşı direnci de gen aktarımı veya modern melezleme teknikleriyle artırılabilecek.
