Buz eksi bakteriler - Ice-minus bacteria
Buz eksi bakteriler , yaygın bakteri Pseudomonas syringae'nin ( P. syringae ) bir varyantına verilen genel bir addır . Bu P. syringae suşu , genellikle vahşi tip P. syringae'de bulunan belirli bir yüzey proteinini üretme yeteneğinden yoksundur . Dış bakteri hücre duvarında bulunan "buz artı" proteini (INA proteini, "Buz nükleasyonu-aktif" proteini) , buz kristalleri için çekirdeklenme merkezleri olarak işlev görür . Bu, buz oluşumunu kolaylaştırır, dolayısıyla "buz artı" olarak adlandırılır. P. syringae'nin buz-eksi varyantı, yüzeyde buzun çekirdeklenmesinden sorumlu olan genden yoksun bir mutanttır . Bu yüzey proteini eksikliği, buz oluşumu için daha az elverişli bir ortam sağlar. P. syringae'nin her iki suşu da doğal olarak oluşur, ancak rekombinant DNA teknolojisi , laboratuvarda ice-plus suşundan ice-minus suşunun oluşturulmasını sağlayarak spesifik genlerin sentetik olarak çıkarılmasına veya değiştirilmesine izin verdi.
P. syringae'nin buz çekirdeklenme özelliği don oluşumunu teşvik eder , bitkinin tomurcuklarını dondurur ve oluşan mahsulü yok eder. Bitkilerin yüzeyine buz eksi bir P. syringae suşunun eklenmesi, mevcut buz çekirdeği miktarını azaltarak daha yüksek mahsul verimi sağlayacaktır. Rekombinant form, Frostban olarak bilinen ticari bir ürün olarak geliştirildi . 1987'de Frostban'ın saha testi, genetiği değiştirilmiş bir organizmanın çevreye ilk salınmasıydı . Test çok tartışmalıydı ve ABD biyoteknoloji politikasının oluşumunu sağladı. Frostban asla pazarlanmadı.
Üretim
P. syringae'nin buz eksi suşunu sistematik olarak oluşturmak için , buz oluşturan geninin izole edilmesi, büyütülmesi, devre dışı bırakılması ve P. syringae bakterisine yeniden verilmesi gerekir . Aşağıdaki adımlar genellikle P. syringae'nin ice-minus suşlarını izole etmek ve oluşturmak için kullanılır :
- Özet P. syringae ' in DNA'sı ile sınırlama enzimleri .
- Tek tek DNA parçalarını bir plazmide yerleştirin . Parçalar rastgele yerleştirilerek farklı rekombinant DNA varyasyonlarının üretilmesine izin verir.
- Bakteri Escherichia coli'yi ( E. coli ) rekombinant plazmid ile dönüştürün. Plazmit, bakteriler tarafından alınacak ve onu organizmanın DNA'sının bir parçası haline getirecek.
- Yeni geliştirilen çok sayıda E. coli rekombinantından buz genini tanımlayın . Buz geniyle rekombinant E. coli , buz-çekirdeklenme fenotipine sahip olacaktır , bunlar "buz artı" olacaktır.
- Buz çekirdekleştirici rekombinant tanımlandığında, buz genini polimeraz zincir reaksiyonları (PCR) gibi tekniklerle büyütün .
- Buz genini etkisiz hale getirmek için UV radyasyonu gibi mutajenik ajanların eklenmesiyle buz geninin mutant klonlarını oluşturun ve "buz eksi" genini oluşturun.
- Buz-eksi genli bakterileri tanımlamak için yeni oluşturulan mutant klonlarla önceki adımları (geni plazmide yerleştirin, E. coli'yi dönüştürün , rekombinantları tanımlayın) tekrarlayın . Arzu edilen buz eksi fenotipe sahip olacaklar.
- Buz eksi genini normal, buz artı P. syringae bakterisine yerleştirin.
- P. syringae'nin hem ice-minus hem de ice-plus suşlarını oluşturarak rekombinasyonun gerçekleşmesine izin verin .
Ekonomik önem
Yalnızca Amerika Birleşik Devletleri'nde, donların her yıl mahsulde yaklaşık 1 milyar dolar zarar oluşturduğu tahmin edilmektedir. Olarak P. syringae'nin yaygın ikamet ettiği bitki yüzeyleri, Buz dondurma, doğal InCites don geliştirme çekirdekleştirici tomurcukları bitkinin ve meydana gelen kırpma yok. Buz eksi bir P. syringae suşunun bitkilerin yüzeyine eklenmesi, suşlar arasında rekabete neden olacaktır. Ice-minus suşu kazanırsa, P. syringae tarafından sağlanan buz çekirdeği artık mevcut olmayacak ve normal su donma sıcaklığında - 0 ° C (32 ° F) bitki yüzeylerinde don gelişme düzeyini düşürecektir. Ice-minus suşu kazanmasa bile, ice-plus P. syringae'den gelen buz çekirdeği miktarı rekabet nedeniyle azalacaktır. Normal su donma sıcaklığında azalan don oluşumu seviyeleri, don hasarı nedeniyle daha az mahsul kaybı anlamına gelir ve genel olarak daha yüksek mahsul verimi sağlar.
Tarihi bakış açısı
1961'de ABD Tarım Bakanlığı'ndan Paul Hoppe, her mevsim enfekte olmuş yaprakları öğüterek bir mısır mantarı üzerinde çalıştı ve ardından bu tozu, hastalığı izlemek için bir sonraki sezon mısır testine uyguladı. O yıl tuhaf sonuçlar bırakan sürpriz bir don meydana geldi. Sadece hastalıklı tozla enfekte olmuş bitkiler don hasarına maruz kaldı ve sağlıklı bitkileri donmadan bıraktı. Bu fenomen, bilim adamlarını , Wisconsin-Madison Üniversitesi'nden yüksek lisans öğrencisi Stephen Lindow ile birlikte DC Arny ve C. Upper, 1970'lerin başında kurutulmuş yaprak tozunda bir bakteri bulana kadar şaşırtacaktı. Şu anda California-Berkeley Üniversitesi'nde bir bitki patoloğu olan Lindow, bu özel bakteri, aslında bulunmadığı bitkilere verildiğinde, bitkilerin don hasarına karşı çok savunmasız hale geldiğini buldu. O da bakteri tespit etmek giderdim P.syringae'nın , araştırmak P. syringae ' buz çekirdeklenmesi ve 1977 yılında rolünü, mutant buz eksi gerginlik keşfederler. Daha sonra P. syringae'nin ice-minus suşunu rekombinant DNA teknolojisi ile geliştirmede başarılı oldu .
1983 yılında, bir biyoteknoloji şirketi olan Advanced Genetic Sciences (AGS), P. syringae'nin ice-minus suşu ile saha testleri yapmak için ABD hükümeti yetkisine başvurdu , ancak çevre grupları ve protestocular saha testlerini yasal zorluklarla dört yıl ertelediler. 1987'de, buz eksi P. syringae türü, Kaliforniya'daki bir çilek tarlasına P. syringae'nin ice-minus türü püskürtüldüğünde çevreye salınan ilk genetik olarak değiştirilmiş organizma (GDO) oldu . Sonuçlar ümit vericiydi ve işlenmiş bitkilerde don hasarının azaldığını gösterdi. Lindow ayrıca buz eksi P. syringae ile püskürtülmüş patates fidesi mahsulü üzerinde bir deney yaptı . Bir ice-minus P. syringae türü ile patates mahsulünü don hasarından korumada başarılı oldu .
Tartışma
Lindow'un ice-minus P. syringae üzerine çalışması sırasında , genetik mühendisliğinin çok tartışmalı olduğu düşünülüyordu. Jeremy Rifkin ve Ekonomi Eğilimleri Vakfı (FET), NIH'nin bir Çevresel Etki Değerlendirmesi yürütemediğini ve "Buz eksi" bakterilerin sahip olabileceği olası etkileri keşfetmede başarısız olduğunu savunarak, NIH'ye saha denemelerini ertelemek için dava açtı. ekosistemlerde ve hatta küresel hava modellerinde. Onay verildikten sonra, testlerin yapılmasından önceki gece her iki test alanı da aktivist gruplar tarafından saldırıya uğradı: "Dünyanın ilk deneme sitesi dünyanın ilk tarla çöpçüsünü çekti". BBC, Andy Caffrey'den Earth First'ten alıntı yaptı ! : "Berkley'deki bir şirketin topluluğumdaki bu bakterileri Frostban'ı serbest bırakmayı planladığını ilk duyduğumda, kelimenin tam anlamıyla bir bıçağın içime girdiğini hissettim. Burada yine bir para karşılığında bilim, teknoloji ve şirketler vücudumu istila edeceklerdi. Daha önce gezegende olmayan yeni bakterilerle. Zaten duman, radyasyon, yemeğimin içindeki toksik kimyasallar tarafından istila edilmişti ve artık onu almayacaktım. "
Rifkin'in başarılı yasal meydan okuması, Reagan Yönetimini, tarımsal biyoteknoloji hakkında federal karar verme sürecine rehberlik edecek kapsamlı bir düzenleme politikası geliştirmeye daha hızlı zorladı. 1986'da Bilim ve Teknoloji Politikası Ofisi, ABD'nin düzenleyici kararlarını yönetmeye devam eden Biyoteknolojinin Düzenlenmesi için Koordineli Çerçeve'yi yayınladı .
Tartışma, birçok biyoteknoloji firmasını, genetik mühendisliği mikroorganizmalarını tarımda kullanmaktan uzaklaştırdı.