Current Status and Conservation of Plant Genetic Resources in Türkiye

Abstract

Plant genetic resources consist of local-wild varieties, wild plant species, improved cultivars, and seed diversity. Plant genetic resources are one of the most important biological heritages of countries, and Türkiye is particularly rich in terms of plant genetic diversity due to its geographical location, climate, and being situated along migration routes. These valuable resources are increasingly important as gene reserves for breeding programs and resilience against stress factors such as drought. However, due to many reasons such as rapid industrialization, urbanization, population growth, environmental and soil pollution, global warming, erosion and fire, these valuable resources have gradually decreased and some of them are in danger of extinction. The fundamental goal of preserving genetic resources is to ensure sustainable agriculture both in the present and in the future. This review provides an overview of fundamental information on plant genetic resources, including the historical development of collection efforts, the reasons for their endangerment, their areas of utilization, and their conservation.

Keywords

• Plant
• genetic resource
• biodiversity
• gene bank
• seed

Türkiye’de Bitki Genetik Kaynaklarının Mevcut Durumu ve Korunması

Abstract

Bitki genetik kaynakları, yerel-yabani çeşitler, yabani bitki türleri, ıslah edilmiş çeşitler ve tohum çeşitliliğinden oluşmaktadır. Bitki genetik kaynakları ülkelerin en önemli biyolojik miraslarından birisi olup; Türkiye, coğrafi konumu, iklimi ve göç yollarının üzerinde bulunması nedeniyle bitkisel genetik çeşitlilik yönünden oldukça zengindir. Bu değerli kaynaklar kuraklık gibi stres faktörlerine karşı dayanıklılık ve ıslahı programları için gen rezervi olup gün geçtikçe önemleri daha da artmaktadır. Ancak, hızlı sanayileşme, kentleşme, atan nüfus, çevre ve toprak kirliliği, küresel ısınma, erozyon ve yangın gibi pek çok nedenden dolayı bu değerli kaynaklar gün geçtikçe azalmış ve bazıları yok olma tehlikesi ile karşı karşıya kalmıştır. Genetik kaynakların korunmasındaki en temel amaç, günümüz ve gelecekte tarımın sürdürülebilir bir şekilde devamının sağlanmasıdır. Bu derlemede, bitkisel genetik kaynaklar ile ilgili temel bilgilere, kaynak toplama çalışmalarının tarihsel gelişimine, yok olma tehlikelerinin nedenlerine, kullanım alanlarına ve korunmasına yer verilmiştir.

Keywords

• Bitki
• genetik kaynak
• biyoçeşitlilik
• gen bankası
• tohum

References

1. Alan, N., 1986. Bitki Genetik Kaynakları El Kitabı. Ege Bölge Zirai Araştırma Enstitüsü, Yayın No: 70, Menemen-İzmir.
2. Altındal, D., Akgün, İ., 2015. Bitki genetik kaynakları ve tahıllardaki durumu. Adnan Menderes Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi, 12(1): 147-153.
3. Anonim, 2007. Ulusal Biyolojik Çeşitlilik Stratejisi ve Eylem Planı. T.C. Çevre ve Orman Bakanlığı, Ankara, (https://kutuphane.tarimorman.gov.tr/vufind /Record/1203292/Description), (Erişim Tarihi: 28.09.2023).
4. Anonim, 2023. Gen Bankalarının Mevcut Durumları. Tarım ve Orman Bakanlığı, Ulusal Tohum Gen Bankası, (https://arastirma.tarimorman.gov.tr/etae/ Menu/49/Ulusal-Tohum-Gen-Bankasi), (Erişim Tarihi: 17.04.2023).
5. Anonymous, 1994. Asian Vegetable Research and Development Center (AVRDC) Progress Report. Shanhua, Tainan, Taiwan.
6. Anonymous, 2014. Genebank Standards for Plant Genetic Resources for Food and Agriculture. (https://www.fao.org/agriculture/crops/thematic-sitemap/theme/seeds-pgr/gbs/en/), (Erişim Tarihi: 28.09.2023).
7. Aydın Kandemir, F., Demir, A., 2021. Türkiye’de tehlike altındaki türler: IUCN kırmızı liste verileri ile tehlike altındaki Fabaceae türlerine yönelik özel bir inceleme. Turkish Journal of Biodiversity, 4(1): 53-65.
8. Aykas, L., Kafa, G., Uzun, M., Doğan, A., Özdemir, M., Uğur, R., Kaya, H., 2018. Türkiye arazi gen bankaları. Anadolu Ege Tarımsal Araştırma Enstitüsü Dergisi, 28(2): 76-87.

9. Aykas, L., Taş, N., Adanacıoğlu, N., Erdinç, O., Umut, Ö., 2016. Ulusal tohum gen bankası. Anadolu Ege Tarımsal Araştırma Enstitüsü Dergisi, 26(2): 44-50.
10. Balkaya, A., Yanmaz, R., 2001. Bitki genetik kaynaklarının muhafaza imkanları ve tohum gen bankalarının çalışma sistemleri. Ekoloji Çevre Dergisi, 10(39): 25-30.
11. Barsal, E., Onus, A.N., 2021. Kavunda (Cucumis melo L.) üstün nitelikli bitki ve meyve özelliklerine yönelik gen havuzu oluşturulması. Uluslararası Fen Araştırmalarında Yenilikçi Yaklaşımlar Dergisi, 5(3): 139-162.
12. Bruinsma, J., 2009. The Resource Outlook to 2050: By How Much Do Land, Water and Crop Yields Need to Increase by 2050? FAO Expert Meeting on How to Feed the World in 2050, 24-26 June, pp. 1-30, (https://www.fao.org/3/ak971e/ak971e.pdf), (Erişim Tarihi: 28.09.2023).
13. Bürün, B., 2021. Bitki biyoçeşitliliğinin korunmasında biyoteknolojinin kullanımı ve Türkiye’deki çalışmalar. Eskişehir Teknik Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Dergisi-C Yaşam Bilimleri ve Biyoteknoloji, 10(1): 1-16.
14. Chapman, S.C., Chakraborty, S., Dreccer, M.F., Howden, S.M., 2012. Plant adaptation to climate change opportunities and priorities in breeding. Crop Pasture Science, 63(3): 251-268.
15. Cruz-Cruz, C.A., González-Arnao, M.T., Engelmann, F., 2013. Biotechnology and conservation of plant biodiversity. Resources, 2(2): 73-95.
16. Dinato, N.B., Imaculada Santos, I.R., Zanotto Vigna, B.B., de Paula, A.F., Fávero, A.P., 2020. Pollen cryopreservation for plant breeding and genetic resources conservation. CryoLetters, 41(3): 115-127.
17. Engelmann, F., 2011. Use of biotechnologies for the conservation of plant biodiversity. In Vitro Cellular & Developmental Biology-Plant, 47: 5-16.
18. Erat, K., Balık, H.İ., 2022. Bitkisel biyoçeşitlilik ve genetik kaynaklar. Journal of Agricultural Biotechnology, 3(2): 117-125.
19. Ermiş, S., Aras V., 2017. Kavun (Cucumis melo L.) çeşitlerinin morfolojik karakterizasyonu ve akrabalık derecelerinin belirlenmesi. Akademik Ziraat Dergisi, 6(Özel Sayı): 171-178.
20. Galluzzi, G., Seyoum, A., Halewood, M., López Noriega, I., Welch, E.W., 2020. The role of genetic resources in breeding for climate change: The case of public breeding programmes in eighteen developing countries. Plants, 9(9): 1129.
21. Gepts, P., Bettinger, R., Brush, S., 2012. Biodiversity in agriculture: Domestication, evolution and sustainability. In: R. Bettinger (Ed.), Early Steps in Agricultural Domestication, Cambridge University Press, Cambridge, pp. 19-20.
22. González-Benito, M.E., Clavero-Ramírez, I., López-Aranda, J.M., 2004. The use of cryopreservation for germplasm conservation of vegetatively propagated crops. Spanish Journal of Agricultural Research, 2: 341-351.
23. Gross, B.L., Henk, A.D., Richards, C.M., Fazio, G., Volk, G.M., 2014. Genetic diversity in Malus domestica (Rosaceae) through time in response to domestication. American Journal of Botany, 101(10): 1770-1779.
24. Grumet, R., McCreight, J.D., McGregor, C., Weng, Y., Mazourek, M., Reitsma, K., Fei, Z., 2021. Genetic resources and vulnerabilities of major cucurbit crops. Genes, 12(8): 1222.
25. Güner, A., Aslan, S., Ekim, T., Vural, M., Babaç, M.T., 2012. Türkiye Bitkileri Listesi (Damarlı Bitkiler). Nezahat Gökyiğit Botanik Bahçesi ve Flora Araştırmaları Derneği Yayını, İstanbul.
26. Harlan, J.R., 1951. Anatomy of gene centers. The American Naturalist, 85(821): 97-103.
27. Haspolat, G., Şenel, Ü., Gökkür, S., Kesici, A., 2016. Türkiye süs bitkileri genetik kaynakları. Anadolu Ege Tarımsal Araştırma Enstitüsü Dergisi, 26(2): 51-64.
28. İlhan, D., 2017. Bitki biyoteknolojisinde genetik kaynakların önemi. Kafkas Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 10(2): 134-144.
29. Karagöz, A., Özbek, K., Sarı, N., 2016. Türkiye’nin bitkisel biyolojik çeşitliliğinin korunması ve sürdürülebilir kullanımına ilişkin sorunlar ve çözüm önerileri. Tarla Bitkileri Merkez Araştırma Enstitüsü Dergisi, 25(1): 88-99.
30. Karagöz, A., Tan, A., Özbek, K., Yıldız, A., Keskin, E., Bilgin, A., Aykas, L., Deniz, D., 2020. Tarımda bitki genetik kaynakları alanında mevcut durum ve gelecek. Türkiye Ziraat Mühendisliği IX. Teknik Kongresi, 13-17 Ocak, Ankara, s. 257-279.
31. Kaviani, B., 2011. Conservation of plant genetic resources by cryopreservation. Australian Journal of Crop Science, 5(6): 778-800.
32. Kendir, G., Güvenç, A., 2010. Etnobotanik ve Türkiye’de yapılmış etnobotanik çalışmalara genel bir bakış. Hacettepe Üniversitesi Eczacılık Fakültesi Dergisi, 30(1): 49-80.
33. Koca, N., Paksoy, M., 2023. Kırıkkale yerel kavun (Cucumis melo L.) genotiplerinin bazı morfolojik özellikleri. Bahçe, 52(1): 65-71.
34. Krasteva, L., Poryazov, I., Georgiev, A., 1995. Genetic resources of local forms of green beans in Bulgaria. Plant Genetic Resource Newsletters, 101: 21-21.
35. Kulus, D., 2019. Managing plant genetic resources using low and ultra-low temperature storage: a case study of tomato. Biodiversity and Conservation, 28(5): 1003-1027.
36. Kumari, M., Zinta, G., Chauhan, R., Kumar, A., Singh, S., Singh, S., 2023. Genetic resources and breeding approaches for improvement of amaranth (Amaranthus spp.) and quinoa (Chenopodium quinoa). Frontiers in Nutrition, 10: 1129723.
37. Kuşvuran, Ş., Ellialtioglu, S., Dasgan, H.Y., Abak, K., 2012. Tuzlu koşullara toleransı yüksek bazı yerli kavun aksesyonları. Türk Bilimsel Derlemeler Dergisi, 5(2): 151-153.
38. Lambardi, M., Ozudogru, E.A., 2013. Advances in the safe storage of micropropagated woody plants at low temperature. ISHS Acta Horticulture, 988: 29-42.
39. Mascher, M., Schreiber, M., Scholz, U., Graner, A., Reif, J. C., Stein, N., 2019. Genebank genomics bridges the gap between the conservation of crop diversity and plant breeding. Nature Genetics, 51(7): 1076-1081.
40. Maxted, N., Kell, S., 2009. Establishment of A Global Network for The in Situ Conservation of Crop Wild Relatives. Status and Needs, FAO Commission on Genetic Resources for Food and Agriculture, Rome, Italy.
41. Oszako, T., Nowakowska, J.A., 2015. Climate change and food security: Challenges for plant health, plant breeding and genetic resources. Folia Forestalia Polonica, 57(3): 194-197.
42. Özgen, A.M., Adak, M.S., Ulukan, H., Benlioğlu, B., Peşkircioğlu, M., Koyuncu, N., Yıldız, A., Tuna, D.E., 2015. İklim değişikliği ve bitkisel gen kaynakları. Türkiye Ziraat Mühendisliği VIII. Teknik Kongresi, 12-16 Ocak, Ankara, s. 184-211.
43. Öztürk, S.D.K., Yıldırım, B.Ş., Yıldız, H., Tek, A.L., 2021. Geçmişten günümüze genetik ve kromozom mühendisliği çalışmalarının sürdürülebilir tarım ve bitki ıslahına katkısı. Yüzüncü Yıl Üniversitesi Tarım Bilimleri Dergisi, 31(1): 246-258.
44. Pala, K., Karaağaç, O., Balkaya, A., 2021. Biyotik stres koşullarına dayanıklı turp ıslah programında kullanılan genitörler. Iğdır Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 11(Özel Sayı): 3429-3437.
45. Palacıoğlu, G., Tombul, S., Bayraktar, H., Özer, G., 2021. Ülkemizde yetiştirilen önemli fasulye çeşitlerinin pas (Uromyces appendiculatus) ve adi yaprak yanıklığı (Xanthomonas axonopodis pv. phaseoli) hastalıklarına karşı dayanıklılık kaynakları açısından değerlendirilmesi. Uluslararası Tarım ve Yaban Hayatı Bilimleri Dergisi, 7(2): 222-230.
46. Panis, B., Nagel, M., van den Houwe, I., 2020. Challenges and prospects for the conservation of crop genetic resources in field genebanks, in vitro collections and/or in liquid nitrogen. Plants, 9(12): 1634.
47. Pathak, M.R, Abido, M.S., 2014. The role of biotechnology in the conservation of biodiversity. Journal of Experimental Biology and Agricultural Sciences, 2(4): 352-363.
48. Rao, N.K., 2004. Plant genetic resources: Advancing conservation and use through biotechnology. African Journal of Biotechnology, 3(2): 136-145.
49. Reed, B.M., Sarasan, V., Kane, M., Bunn, E., Pence, V.C., 2011. Biodiversity conservation and conservation biotechnology tools. In Vitro Cellular and Development Biology, 47: 1-4.
50. Ruta, C., Lambardi, M., Ozudogru, E.A., 2020. Biobanking of vegetable genetic resources by in vitro conservation and cryopreservation. Biodiversity and Conservation, 29: 3495-3532.
51. Salgotra, R.K., Chauhan, B.S., 2023. Genetic diversity, conservation, and utilization of plant genetic resources. Genes, 14(1): 174.
52. Sarı, N., Solmaz, İ., 2018. Türkiye Karpuz ve Kavun Genetik Kaynakları. 72 Tasarım Basımevi, Ankara.
53. Sari, N., Tan, A., Yanmaz, R., Yetisir, H., Balkaya, A., Solmaz, I., Pitrat, M., 2008. General status of cucurbit genetic resources in Turkey. Cucurbitaceae 2008, Proceedings of the IXth EUCARPIA Meeting on Genetics and Breeding of Cucurbitaceae, INRA, Avignon (France), May 21-24, pp. 21-32.
54. Solmaz, İ., Yıldız, Ç., 2020. Karpuz genetik kaynaklarında ovül-ovaryum kültürü yöntemiyle haploid bitki elde edilmesi. Çukurova Tarım ve Gıda Bilimleri Dergisi, 35(1): 35-42.
55. Surgun Acar, Y., Bürün, B., 2017. The studies in Turkey on use of in vitro cultures in the conservation of biodiversity. SEAB 2017, International Symposium on EuroAsian Biodiversity, 05-08 July, Belarus, p. 426.
56. Şaltu, Z., 2002. Safran’ın (Crocus Sativus L.) biyolojik özellikleri. Yüksek Lisans Tezi, Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara.
57. Şenkul, Ç., Kaya, S., 2017. Türkiye endemik bitkilerinin coğrafi dağılışı. Türk Coğrafya Dergisi, 69: 109-120.
58. Vavilov, N.I., 1926. Studies on the origins of cultivated plants. Works of Applied Botany and Plant Breeding, 16: 1-245.
59. Tan, A., Taşkın, T., 2009. Ege Bölgesinde Sebze Olarak Kullanılan Yabani Bitki Türleri ve Kullanım Amaçları. Ege Tarımsal Araştırma Enstitüsü Müdürlüğü, Meta Basım Matbaacılık Hizmetleri, Yayın No: 136, İzmir.
60. Taş, N., Kırcalıoğlu, G., Kırcı, K.K., Özer, U., 2017. Türkiye yerel çeşit genetik kaynaklarının muhafazası. Türk Bilimsel Derlemeler Dergisi, 10(1): 48-52.
61. Tirado-Perez, B., Sandoval-Cancino, G., 2022. Cryopreservation of plant genetic resources: A legacy for humanity. African Journal of Biotechnology, 21(2): 55-63.
62. Tonguç, M., Şanlı, A., Kaya, M., 2009. Bezelye (Pisum sativum L.)’de külleme hastalığı, kontrolü ve dayanıklılık kaynakları. Tarla Bitkileri Merkez Araştırma Enstitüsü Dergisi, 18(1-2): 55-59.
63. Torunlar, H., Nazlıcan, A.N., 2018. Türkiye’de ikinci ürün soya (Glycine max L. Merrill) yetiştirmeye uygun potansiyel alanların belirlenmesinde coğrafi bilgi sistemleri tabanlı analitik hiyerarşi süreç tekniğinin kullanımı. Tarla Bitkileri Merkez Araştırma Enstitüsü Dergisi, 27(1): 33-46.
64. Ünver, H., 2023. Bitki genetik kaynaklarının bahçe bitkileri açısından değerlendirilmesi. Düzce Üniversitesi Süs ve Tıbbi Bitkiler Botanik Bahçesi Dergisi, 2(1): 57-61.
65. Vasile, L., Simona, V., Eliza, A., Zăpârtan, M., 2011. Methods of conservation of the plant germplasm. In vitro techniques. Analele Universitătii din Oreda, Fascicula Protectia Mediului, University of Oradea Publishing House, Romania, pp. 697-708.
66. Yakupoğlu, G., Çoban Aydöner, G., 2022. Yozgat Aydıncık Bağrıbütün Kavunu’nun tanımlanması ve bazı kalite özelliklerinin belirlenmesi. Bahçe, 51(1): 37-43.
67. Zencirci, N., Yılmaz, H., Garaybayova, N., Karagöz, A., Kilian, B., Özkan, H., Knüpffer, H., 2018. Mirza (Hacızade) Gökgöl (1897-1981): The great explorer of wheat genetic resources in Turkey. Genetic Resources and Crop Evolution, 65(3): 693-711.