Araştırmacılar, Güney İtalya’daki Antik Zeytin Ağaçlarında Gizli Genetik Çeşitliliği Ortaya Çıkardı

Bir araştırma ekibi, Güney İtalya’daki Calabria ve Basilicata bölgelerinde örneklem alınan antik ve anıtsal zeytin ağaçları arasında beklenenden daha fazla genetik çeşitlilik tespit etti.

Frontiers in Plant Science dergisinde yayınlanan çalışmada, bu iki bölgeden alınan ve aralarında yüzyıllardır ayakta kalan 172 anıtsal örneğin de bulunduğu 347 zeytin ağacı analiz edildi.

"Olağanüstü bir potansiyele sahibiz, ancak bunun büyük bir kısmı henüz keşfedilmemiş durumda." – Thomas Vatrano, tarım bilimci ve çalışmanın ortak yazarı

Araştırmacılar, kullandıkları referans veritabanlarındaki hiçbir çeşitle eşleşmeyen 114 farklı genetik profil belirleyerek, daha önce belgelenmemiş bir zeytin biyolojik çeşitliliği hazinesini ortaya çıkardılar.

Sınırlı kapsamlı bu araştırmada daha önce tanımlanmamış genetik profillerin yüksek oranda bulunması nedeniyle, araştırmacılar daha geniş çaplı bir örnekleme çalışmasının daha da büyük bir çeşitliliği ortaya çıkarabileceğine inanıyor.

“Zengin bir biyolojik çeşitlilik bulmayı bekliyorduk, ancak bu rakamlara ulaşacağını tahmin etmemiştik. Bu durum etkileyici ve son derece ilgi çekici; aynı zamanda zeytin sektörünün bugün karşı karşıya olduğu bazı zorluklara çözüm getirebilecek bir genetik potansiyel,” diye konuştu araştırmanın ortak yazarı ve tarım bilimci Thomas Vatrano, Olive Oil Times’a.

Yaklaşık 15 yıldır Calabria’nın büyük ölçüde keşfedilmemiş zeytin biyolojik çeşitliliğini araştıran Vatrano, iklim değişikliği, verimlilik sorunları ve ortaya çıkan patojenlerin bu genetik mirası tanımlamayı ve incelemeyi giderek daha acil hale getirdiğini belirtti.

“Biyoçeşitliliğin bizi kurtarabileceğine kesin olarak inanıyorum,” diyen Vatrano, “Xylella’nın Calabria’ya gelmesiyle bu konuda daha da ikna oldum. Burada sahip olduğumuz tüm biyoçeşitlilik göz önüne alındığında, bir yerlerde direnç veya diğer yararlı özellikler gösterebilecek materyalin mutlaka olması gerektiğine inanıyorum,” diye ekledi.

Bilim insanları, ağaçların genetik profillerini belirlemek, anne soylarını izlemek ve üreme uyumluluğunu tespit etmek için farklı moleküler belirteçler kullandılar.

Ağaç taçlarının ve anaçların genetik yapısını karşılaştırarak, yüzyıllar öncesine dayanan aşılama ve seleksiyon uygulamalarına dair kanıtlar da ortaya çıkardılar.

“Proje süresince Calabria’yı kuzeyden en güneyine kadar gezdim ve orada bulunabileceklerin belki yüzde 30’unu topladığımı söyleyebilirim,” dedi Vatrano. “Dolayısıyla, hâlâ keşfedilmeyi bekleyen ne kadar çok şey olduğunu tahmin edebilirsiniz.”

Yeni tespit edilen genetik profillere değinen Vatrano, tanımlanmamış bir genotipin otomatik olarak yeni bir çeşit olarak tanımlanmaması gerektiğini vurguladı.

“Bir genotipin kataloglanmamış veya daha önce tanımlanmamış olduğunu söylediğimizde, bunun anlamı, genetik profilinin uluslararası referans veritabanlarıyla eşleşmemesidir,” dedi. “Bu, yeni bir birey olabilir, bir oleaster (yabani zeytin) olabilir ya da zamanla yerel halk için önemli hale gelmiş, insanların kökenini bilmeden zeytinyağı elde etmek için kullanmış olabilecekleri bir bitki olabilir.”

Genetik analiz, bölgedeki zeytin yetiştiriciliğinin tarihine de yeni ayrıntılar kattı.

Vatrano, yerel halkın nesiller boyu zeytin yetiştirdiği Calabria’nın Cosenza bölgesindeki bir Arbëreshë topluluğu olan Santa Sofia d’Epiro’da toplanan materyale dikkat çekti.

“Bu bitkilerden birinin yüzyıllar önce Arbëreshë toplulukları tarafından oraya getirilmiş olabileceğini kim bilebilir?” dedi ve 14. ve 15. yüzyıllarda Balkanlar’dan Güney İtalya’ya gerçekleşen nüfus göçüne atıfta bulundu. “Yerel halkın hâlâ zeytinyağı yapmak için kullandığı, ancak kökenini tam olarak bilmediğimiz bitkiler var.”

Çalışma ayrıca, tarihsel aşılama uygulamalarıyla tutarlı genetik kanıtlar sundu ve gizli çeşitliliğin ağaçların görünür, verimli kısımlarıyla sınırlı olmadığını gösterdi.

Araştırmacılar, taç ve anaçların farklı genetik profillere sahip olduğu 34 vaka tespit etti. Ayrıca, yalnızca anaçlarda bulunan 35 kataloglanmamış genotip keşfettiler; bu da, eski zeytin ağaçlarının, üzerlerinde yetişen kültür çeşitlerinde artık bulunmayan genetik materyali muhafaza ediyor olabileceğini düşündürüyor.

Araştırmacılar, genetik materyali anne tarafındaki kalıtımı izlemek için kullanılabilen hücresel yapılar olan kloroplastlarda bulunan DNA’yı analiz ederek ağaçların anne tarafındaki genetik soylarını takip ettiler. Bu, E1 ve E2 olarak bilinen iki ana soyu birbirinden ayırt etmelerini sağladı.

Kültür ağaçlarının taçları ağırlıklı olarak, Doğu Akdeniz ile ilişkilendirilen ve kültür zeytinleri arasında yaygın olan E1 soyuna aitti. Ancak birçok anaç, Orta-Batı Akdeniz’in yerli zeytin popülasyonlarıyla ilişkilendirilen E2 soyunu muhafaza ediyordu.

Araştırmacılara göre, bu ayrım, nesiller boyu çiftçilerin, yerel koşullara zaten uyum sağlamış yerel yabani zeytin ağaçlarına seçilmiş kültür çeşitlerini aşılama uygulamasıyla tutarlıdır.

En sıra dışı bulgular arasında, olası poliploidi belirtileri gösteren üç Calabria ağacı yer alıyordu.

Zeytin ağaçları normalde diploiddir; yani hücreleri, her bir ebeveynden miras alınan iki kromozom seti taşır. Buna karşılık, poliploid bir bitki ek kromozom setleri taşır.

Araştırmacılar, ağaçların kromozomlarını doğrudan saymadıkları için bu bulguyu “muhtemel poliploidi” olarak ihtiyatlı bir şekilde tanımladılar.

Bunun yerine, ipucu bitkilerin genetik profillerinden geldi. Diploid bir bitki normalde her bir markörde en fazla iki alel (aynı DNA bölgesinin farklı versiyonları) gösterirken, bu üç ağaç incelenen 10 markörden sekizinde ikiden fazla alel gösterdi.

Laboratuvar hatasını ortadan kaldırmak için araştırmacılar, DNA’yı üç ayrı seferde çıkardılar ve amplifikasyon ile genetik analiz işlemlerini iki kez tekrarladılar; her seferinde tutarlı bir şekilde aynı örüntü elde ettiler.

Ayrıca, taç ve anaçların genetik profillerinin aynı olduğunu da tespit ettiler; bu da ağaçların genetik olarak farklı anaçlara aşılanmak yerine kendi kökleri üzerinde büyüdüklerini gösteriyor.

Bu bulgu doğrulanırsa, oldukça sıra dışı bir durum olacaktır; zira kültür zeytini genellikle diploid bir tür olarak kabul edilirken, poliploidi vakaları çoğunlukla coğrafi olarak izole edilmiş diğer zeytin alt türlerinde rapor edilmiştir.

Araştırmacılar ayrıca, örnek alınan ağaçların üreme uyumluluk gruplarını da belirlediler.

Zeytin ağaçları, diallelik öz-uyumsuzluk olarak bilinen bir üreme mekanizmasına sahiptir; bu mekanizma, ağaçları G1 ve G2 olmak üzere iki uyumluluk grubuna ayırır. Aynı gruba ait ağaçlar üreme açısından uyumsuzdur: G1 grubundaki bir ağacın poleni normalde başka bir G1 ağacını dölleyemez; tıpkı G2 grubundaki bir ağacın normalde başka bir G2 ağacını dölleyememesi gibi. Başarılı döllenme ise zıt gruplara ait ağaçlar arasında gerçekleşir.

Araştırmacılar, genetik bir işaretleyici kullanarak iki bölge arasında belirgin bir fark tespit ettiler. Basilicata’da G1 grubu baskındı; 185 ağaç G1’e, 64 ağaç ise G2’ye atandı. Calabria’da ise durum tersine döndü; 62 ağaç G2’ye, 36 ağaç ise G1’e atandı.

Bu bulgu, yerel zeytin popülasyonlarının nasıl geliştiğini anlamanın ötesinde pratik sonuçlar doğurmaktadır.

Bir zeytin çeşidinin üreme uyumluluk grubunu bilmek, yetiştiricilerin bahçelerinde uygun tozlayıcıların bulunmasını sağlamasına ve yetersiz meyve tutumu riskini azaltmasına yardımcı olabilir. Aynı bilgi, araştırmacıların ıslah programları yoluyla yeni çeşitler geliştirirken uyumlu ebeveynleri seçmelerine de yardımcı olabilir.

Daha kapsamlı genetik analizler, Güney İtalya’daki zeytin popülasyonlarının izole olmaktan uzak olduğunu da ortaya koydu. Yerel materyal, diğer Akdeniz popülasyonlarıyla, özellikle de Yunanistan ve Cezayir’dekilerle genetik benzerlikler sergiledi; bu durum, Akdeniz genelinde bitki materyalinin uzun bir hareket ve değişim tarihiyle tutarlı bir örüntüdür.

Vatrano, “Araştırılması gereken çok şey var,” dedi. “Antik oleasterler, Yunan çeşitleriyle ilişkili anaçlar ve Doğu Akdeniz’e bağlı materyaller bulduk. Tüm bunlar, zeytinin evcilleştirilmesinin uzun sürecini ve bitki materyalinin doğudan batıya hareketini yeniden yapılandırmaya yardımcı oluyor.”

Vatrano için bu çeşitliliği belirlemek, tarım tarihini yeniden canlandırmanın ötesine geçiyor.

“İklim değişikliği, zeytin ağacının bir tür olarak hayatta kalmasını mutlaka tehdit etmiyor,” dedi Vatrano. “Bitki aşırı kuraklığa dayanabilir, ancak meyvelerini dökebilir ve bu durumda üretimimiz olmaz. Korumamız gereken şey tarımsal üretimdir.”

“Olağanüstü bir potansiyele sahibiz, ancak bunun büyük bir kısmı henüz keşfedilmemiş durumda,” diye ekledi. “Yüksek yoğunluklu sistemlere daha uygun çeşitler, faydalı büyüme alışkanlıklarına sahip çeşitler veya klonal anaçlar geliştirmek için kullanılabilecek materyaller olabilir. Çok büyük bir biyolojik çeşitliliğe sahibiz, ancak bu konuda hâlâ çok az şey biliyoruz.”

Vatrano, bir sonraki adımın, çalışmanın genetik karakterizasyonla sona ermesine izin vermek yerine, araştırmada tespit edilen materyali korumak ve değerlendirmek olması gerektiğini söyledi.

“Bir germplazm tarla koleksiyonu oluşturmalı, bu bitkileri çoğaltmalı ve üzerinde çalışmaya başlamalıyız,” dedi. “Denize yakın yerlerde yetişen ve aşırı tuz stresine dayanıklı görünen bitkiler, bodur anaç olarak potansiyeli olabilecek eski oleaster türleri ve incelenmeyi hak eden diğer materyaller var. Çalışma burada durmamalı.”

Vatrano, araştırmada tespit edilen bazı genetik materyallerin, tarımsal değerleri tam olarak anlaşılmadan ortadan kaybolabileceğinden endişe duyduğunu belirtti.

“Korkum da bu,” dedi. “Tüm bu materyali tespit ettik, ancak şimdi bunların korunması ve incelenmesi gerekiyor. Hâlâ yapılacak çok iş var.”