Karadeniz Teknik Üniversitesi Orman Fakültesi Yaban Hayatı Ekolojisi ve Yönetimi Bölümü

 
49 
 
Irk GeliĢtirmede Yeni YaklaĢımlar 
Cry toksinlerin B. thuringiensis plazmidlerindeki genler tarafından Ģifrelendiği, 
1980‟lerden  buyana  bilinmektedir.  Tek  bir  Bt  ırkında  5  veya  6  farklı  plazmid 
bulunabilmekte  ve  bu  plazmidler  farklı  toksin  genleri  Ģifreleyebilmektedir.  Bu 
plazmidler,  kavuĢma  benzeri  bir  iĢlem  ile  Bt  ırkları  arasında  karĢılıklı  olarak 
değiĢtirilebildiğinden,  Cry  toksinlerinin  farklı  kombinasyonları  ile  potansiyel  olarak 
geniĢ  bir  ırk  çeĢidi  bulunur.  Buna  ek  olarak,  Bt,  genlere  geçen,  genomun  bir 
parçasında  kesilebilen  ve  herhangi  bir  araya  girebilen,  sırası  değiĢebilen  genetik 
elementler  (transposonlar)  içerir.  Tüm  bu  özellikler,  Bt  ırkları  tarafından  doğal 
olarak  üretilen  toksin  çeĢitliliğini  arttırır  ve  yeni  toksin  kombinasyonları  ile  genetik 
olarak değiĢtirilmiĢ ırklar yaratmak için ticari kuruluĢlara dayanak sağlar.  
Bu tür ürünlerin ilki, Kolorado patates kınkanatlısı yanında, patates, domates ve 
patlıcan bitkilerine (hepsi aynı bitki familyesından-Solanaceae) zarar veren tırtılların 
da kuvvetlendirilmiĢ kontrolü için Raven® olarak pazarlanan bir Bt ırkıdır. Bu Bt ırkı 
iki  farklı  kıkanatlı-etkin  cry  III  proteinleri  (Kolorado  patates  kınkanatlısının  orta 
bağırsak  hücre  zarı  için  farklı  bağlanma  eğilimli)  yanında  iki  tırtıl-etkili  Cry  I 
proteinleri içermektedir. Çoğunluk, gen piramitlemesi olarak adlandırılan bu tür bir 
yaklaĢım,  direncin  birkaç  farklı  toksine  eĢ  zamanlı  geliĢiminden  dolayı  hedef 
zararlıların  direnç  geliĢimini  geciktirmek  için  tasarlanmaktadır.  Bu  çeĢit  direnç, 
sadece bir çeĢit toksinin katıldığı durumda oldukça hızlı geliĢir. Gerçekten bu direnç 
sivrisinek-etkin Bt ırklarının tropikal ülkelerde yaygın olarak kullanılmasında 1 veya 
2  yıl  içinde  oluĢmaktadır.  Direncin  esası,  bazı  etkenlerin  de  karıĢmasıyla  karmaĢık 
görünmektedir.  Ancak,  cesaret  verici  bir  buluĢ,  en  azından  bazı  böceklerde,  Bt 
toksini  reseptörünün  gerekli  bir  orta  bağırsak  enzimi  aminopeptidaz-N  olması, 
böylece  toksin  bağlamada  kayba  neden  olan  (kayba  uğrayan)  bu  reseptördeki 
herhangi  bir  değiĢiklik  böceklerin  dirence  uygunluğunda  potansiyeli  azaltması  da 
böcek için zararlı olabilecektir.  
Bt Geni Aktarılarak Genetiği DeğiĢtirilmiĢ Bitkiler 
1996‟dan  buyana,  geniĢ  bir  dizideki  ürün  bitkisi,  Bacillus  thuringiensis‟in 
delta-endotoxin  genini  içerecek  Ģekilde  genetik  olarak  değiĢtirilmiĢtir.  Bu  “Bt 
ürünler”  Ģu  anda  ABD‟de  ticari  olarak  sağlanabilmektedir.  Bunlar,  “Bt  mısır”,  “Bt 
patates”,  “Bt  pamuk”  ve  “Bt  soya  fasulyesi”  ni  içermektedir.  Bu  tür  bitkiler,  bu 
ürünlerden  beslenen  böcekleri  öldürecek,  dokularında  etken  Cry  toksinin  amaca 

---

 
50 
uygun parçasını taĢıyacak Ģekilde genetik olarak iĢlem görmüĢlerdir. Bazı yönlerden 
bu, yalnızca bu ürünlere zarar veren böceklerin Bt toksinlerinin etkisine uğramasını 
güvence altına aldığından, diğer tip böcekler için hiçbir riski olmadığından önemli bir 
teknolojik ve pratik geliĢmedir. 
Bu  uygulama  Bt  kullanımını,  köklerde  beslenen  veya  bitki  dokularında  delikler 
açan  -örneğin  Avrupa  mısır  delicisi-  dolayısıyla  bitki  yüzeylerine  püskürtülen  Bt 
süspansiyonları  ile  kontrol  edilemeyen  böceklere  geniĢletmektedir.  Diğer  yandan, 
burada  olumsuz  bir  gidiĢ  de  vardır.  Çünkü  hedef  böcekler  sürekli  olarak  bu 
toksinlerin etkisine uğrayacak ve bu durum, bu toksinlere karĢı direnç geliĢimi için 
çok  kuvvetli  bir  seleksiyon  baskısı  yaratacaktır.  ÇeĢitli  ürün  idaresi  stratejileri,  bu 
riski azaltmak için geliĢtirilmektedir.  
 
 
 
 
 
Biological Control - Bacillus 
popilliae
  
Produced by Jim Deacon 
Institute of Cell and Molecular Biology, The University 
of Edinburgh
 
This is one of 8 Biocontrol Profiles. It introduces the topic of biocontrol and deals with the 
commercial use of the milky disease bacterium Bacillus popilliae to control the Japanese 
beetle, a serious pest of turf, fruit crops and garden ornamentals in the USA.
 
 
 
Biological Control
  
Natural environments tend to be balanced environments, where organisms depend on one 
another and also constrain one another by competition for resources or by parasitism, 
predation, etc. But human influences can upset these balances, and this is most evident when 
an exotic organism is introduced on purpose or by accident. Many of the most serious pests, 
crop diseases or invasive weeds are the result of "introductions" from foreign lands. The newly 
introduced organisms find a favourable environment, free from their previous constraints, and 
they proliferate to achieve "pest" status. Entomologists has a useful term for this - they refer to 
the constraining organisms in the region of origin as "the natural enemy complex".
 
We can define Biological control (biocontrol) as:
 
the practice or process by which an undesirable organism is controlled by means of 
another (beneficial) organism.
 
In other words, biocontrol is both a naturally occurring process (which we can exploit) and the 
purposeful use of one organism to control another.
 

---

 
51 
In practice, biocontrol can be achieved by three methods.
 

 
Inundative release (also termed "classical biocontrol") in which a natural enemy of a 
target pest, pathogen or weed is introduced to a region from which it is absent, to give 
long-term control of the problem. An example of this is the use of Bacillus popilliae to 
control the Japanese beetle in the USA, discussed below.
  

 
The biopesticide approach in which a biocontrol agent is applied as and when 
required (often repeatedly), in the same way as a chemical control agent is used. 
Examples of this include the use of Bacillus thuringiensis, Phlebiopsis gigantea and 
Agrobacterium radiobacter.
  

 
Management and manipulation of the environment to favour the activities of naturally 
occurring control agents. An example of this is seen in take-all control in grass turf.
  
 
Control of the Japanese beetle
 
In this section we discuss the use of a bacterium, Bacillus popilliae, to control a major introduced 
pest in the USA.
 
Much of the text below has been copied and updated from a book now out of print [JW Deacon, 
1983. Microbial Control of Plant Pests and Diseases. Van Nostrand Reinhold, Wokingham]
 
===============================================================
 
The Japanese beetle, Popillia japonica (Figure A), was accidentally introduced into the USA early 
this century. Although it is not a problem in its area of origin, the beetle causes serious damage in 
the USA. It spread rapidly from the initial sightings in New Jersey (1916) and today it is found over 
roughly half of the country, in almost every state east of the Mississippi. It is a problem as an adult 
beetle because it feeds on a wide range of plants, eating out the leaf tissues between the leaf 
veins (Figure B), and it accumulates on ripening fruit causing substantial damage. It is also a 
problem in the larval stage because the adult beetles lay their eggs in grass turf and the grubs 
destroy the grass roots, especially on new housing estates where natural enemies are absent.
 
 
 
Figure A. Adult Japanese beetles, about 1-2 cm long. Figure B, feeding damage on foliage. Based 
on slides provided by Fairfax Biological Laboratory.
 
 
By the 1930s the beetle problem had become so serious that a search was begun for a control 
measure. This led to the discovery of some naturally occurring diseased larvae. The disease was 
termed milky disease because of the milky white appearance of the grubs, due to a large number 
of refractile bacterial spores in the haemolymph (insect blood) (Figures C, D). Two types of 
bacterium were subsequently isolated from two types of milky disease. Type A disease was 
characterized by a pure white appearance of the grubs and the bacterium in this case was named 
B. popilliae. Type B disease differed in that the grubs showed a transition from white to brown over 
winter and the bacterium causing this disease was named B. lentimorbus. A range of other milky 
disease bacteria were isolated from beetle hosts throughout the world, but the trend now is to 
regard all of these as varieties of B. popilliae because they are more closely related to one another 

---