Kahve, Rubiaceae familyasına ait ve 100’den fazla türe sahip bir bitkidir. Ancak ticari olarak sadece Coffea arabica ve Coffea canephora türleri önemlidir. C. arabica dünya kahve üretiminin %75’ine yakınını, C. canephora ise geri kalan %25’ini oluşturur. Brezilya, dünyanın en büyük kahve üreticisi ve ihracatçısı olup dünya ihracatının yaklaşık %70’ini karşılar. C. arabica, hoş ve uyarıcı içecekler üretmek için tercih edilen türken, C. canephora daha az lezzetli ve hazır kahve endüstrisi için kullanılır.
Kahve ıslahı nedir?
Kahve ıslahı, C. arabica ve C. canephora türlerinin genetik olarak istikrarlı çeşitlerini üretmek için genotip kombinasyonları yapmayı amaçlar. Geleneksel kahve yetiştiriciliğinde, yeni bir kültivar elde etmek için altı ila sekiz seçme döngüsü gerekmektedir ve bu süre yaklaşık 40 yıl veya beş yıllık döngülerle değerlendirilir. Güvenilir verim verileri elde etmek için ise bitkiler beş yaşından büyük olmalı ve değerlendirme yapılmalıdır. Seçme aşamasında, farklı genetik yapıya sahip yavrular arasında ara popülasyonları oluşturularak bitki çeşitliliği sağlanır.
Soyların seçme aşamasında, çeşitlenmiş bitkilerin oluşumunu destekleyen heteroz karakteristiği vardır. Bu bitkiler, biyotik ve abiyotik stres faktörlerine tolerans, yüksek verimlilik, mükemmel içecek kalitesi gibi özelliklere sahip olabilir. Bir soyun özel olup olmadığını doğrulamak için, tarlada tarımsal performansına göre çoğaltılıp değerlendirilmesi önemlidir. Bu aşamadan sonra soy, klonal bir kültivar olarak yayımlanabilir. Seçilen materyallerin klonlanması, tüm seçim ve iyileştirme kazanımlarının genetik ayrışma olmadan yakalanmasını sağlar.
Ara genotiplerin üreme programına tohum kullanılarak çoğaltılması önerilmez, çünkü çimlenme sonucu elde edilen bitkiler genetik ayrışmaya neden olabilir ve özgün özelliklerin kaybına yol açabilir. Bu nedenle, bu genotiplerin vejetatif olarak çoğaltılması tercih edilir. Kahve bitkileri, vejetatif çoğaltma yöntemleriyle üretilir. C. canephora türü bu işleme iyi yanıt verirken, arabica bitkileri nispeten daha az verimli olduğu için in vitro kültür ile vejetatif olarak üretilir. İn vitro kültür, bitki dokusu, hücre, doku veya organların steril koşullar altında kültürlenmesini içeren bir bitki biyoteknolojisi yöntemidir. Bu süreç, yapay kültür ortamlarında su, mineraller, vitaminler, karbon kaynağı ve bitki büyüme düzenleyicilerinin kullanılmasını gerektirir. Bitki dokusu kültürü, somatik embriyogenez gibi mikroçoğaltma süreçlerini içerir.
Somatik embriyogenez nedir?
Somatik embriyogenez, bitkilerde bir hücreden zigotik embriyoya benzeyen bir yapı oluşturan bir süreçtir. Bu süreç, bitki dokusundaki tüm hücrelerin gerekli genetik bilgiye sahip olduğu hücresel totipotenlik kavramına dayanır. Somatik embriyogenez, gametlerin birleşmesini içermez; sadece somatik embriyonun oluşumu için gerekli olan doku hücrelerine odaklanır. Oluşan embriyolar, donör bitki ile aynı genetik yapıya sahip bir bitkiye dönüşebilen zigotik embriyo ile benzer gelişim aşamalarından geçerler.
Somatik embriyogenezin oluşumu, embriyojenik yeteneği kazanan farklılaşmış doku hücrelerinin indüksiyonunu ve ardından somatik embriyonun gelişimini içerir. Bu süreç, eksplant dokusundaki farklılaşmış hücrelerde bulunan embriyojenik genlerin ekspresyonu aracılığıyla gerçekleşir. Ancak embriyojenik program tüm hücrelerde aynı anda etkin hale gelmez. Somatik bir hücreyi yetkin bir embriyojenik aşamaya yeniden programlamak için çeşitli değişiklikler meydana gelebilir.
Embriyojenik hücreler, karakteristik özelliklere sahiptir; benzersiz, küçük, meristem hücrelerine benzer özelliklere sahip hücrelerdir. Ayrıca izodiametrik şekillere, küçük vakuollere, lekeli çekirdeklere, bol miktarda organele, kalın hücre duvarına ve nişasta birikimine sahiptirler. Somatik embriyo oluşumu, eksplant hücrelerinin embriyojenik yetenekleriyle yakından ilişkilidir. Embriyojenik yetenek kazanma, bitki büyüme düzenleyicilerine duyarlılığı artıran ve somatik embriyonun oluşumuna yol açan endojen bitki hormonlarının seviyesi ile ilgili olabilir.
Somatik embriyogenez, çoğu bitki türünde uygulanabilen bir süreçtir. Ancak bunun için uygun eksplant tipi, kültür ortamı ve büyüme koşullarının sağlanması gerekmektedir.