Transgenic cotton containing synthetic ω-ACTX-HV 1a gene confers broadspectrum protection against major bollworms and leaf army worms

कपास की खेती को "व्हैक-ए-मोल" (Whac-A-Mole) के एक हाई-स्टेक्स गेम के रूप में कल्पना करें। दशकों से, किसान फसलों को कुतरने वाले परेशान करने वाले कीटों को रोकने की कोशिश कर रहे हैं। सामान्य रणनीति क्या है? रासायनिक कीटनाशक बमों का छिड़काव करना। लेकिन कीट चालाक होते हैं; वे इन बमों के खिलाफ सुपर-फास्ट ढाल विकसित कर लेते हैं, और ये रसायन मिट्टी और पानी को भी नुकसान पहुँचाते हैं।

यहाँ वैज्ञानिकों की एक टीम आई है जो पाकिस्तान से है, जिन्होंने एक अलग दृष्टिकोण अपनाने का निर्णय लिया। केवल कीटों पर बमबारी करने के बजाय, उन्होंने पूछा: क्या होगा अगर कपास का पौधा खुद एक गुप्त हथियार के साथ मुकाबला कर सके?

गुप्त हथियार: एक मकड़ी की महाशक्ति

शोधकर्ताओं ने केवल कोई भी मकड़ी नहीं चुनी; वे ऑस्ट्रेलियाई फनल-वेब मकड़ी (Hadronyche versuta) के पास गए। यह मकड़ी ω-ACTX-HV1a (या संक्षेप में Hvt) नामक एक छोटा, 37-अमीनो एसिड प्रोटीन ले जाती है। इस प्रोटीन को कीटों के तंत्रिका तंत्र के लिए विशेष रूप से डिज़ाइन किया गया एक सूक्ष्म "लॉकपिक" (ताला खोलने वाला उपकरण) समझें।

जबकि फसलों में पाए जाने वाले अधिकांश कीट-मारने वाले जीन (जैसे प्रसिद्ध Bt जीन) कीट के पेट को पंगु बनाने का काम करते हैं, यह मकड़ी का विष एक तंत्रिका विष (nerve toxin) है। यह केवल पेट को ही नहीं रोकता; यह कीट के कैल्शियम चैनलों को जाम कर देता है, जो अनिवार्य रूप से उनके तंत्रिका तंत्र को शॉर्ट-सर्किट कर देता है। शोध पत्र नोट करता है कि जबकि यह विष Coleoptera, Lepidoptera, और Diptera गणों के कीटों के लिए घातक है, यह अन्य जानवरों को पूरी तरह से अ harm (हानिरहित) छोड़ देता है। यह एक शॉटगन नहीं, बल्कि एक स्नाइपर है।

प्रयोग: एक मकड़ी की आत्मा वाला कपास

वैज्ञानिकों ने Coker-312 नामक कपास की एक विशिष्ट किस्म ली और मकड़ी के जीन को कपास के DNA में चुपके से डालने के लिए एक बैक्टीरिया वितरण प्रणाली (Agrobacterium) का उपयोग किया। उन्होंने केवल इस उम्मीद में काम नहीं किया कि यह काम करेगा; उन्होंने पौधे के भीतर इस विष का उत्पादन करने के लिए एक फैक्ट्री बनाई।

परिणाम: एक कीट का सबसे बुरा सपना
उन्होंने इन तीन प्रमुख कपास खाने वाले खलनायकों के खिलाफ इस "स्पाइडर-कॉटन" (मकड़ी-कपास) पौधों का परीक्षण किया:

1. स्पॉटेड बोलवर्म (Elias vittella)
2. अमेरिकन बोलवर्म (Helicoverpa armigera)
3. लीफ आर्मी वॉर्म (Spodoptera littoralis)

परिणाम नाटकीय थे, लेकिन परीक्षण के तरीके के आधार पर एक प्रमुख अंतर था।

• मृत्यु की गति (अमेरिकन और आर्मी वॉर्म): जब शोधकर्ताओं ने लैब में अलग किए गए पत्तों पर अमेरिकन बोलवर्म और लीफ आर्मी वॉर्म के युवा लार्वा रखे, तो कीट केवल बीमार ही नहीं हुए; वे अपने कदमों पर रुक गए। 72 से 96 घंटों के भीतर, इन दो कीटों के लिए मृत्यु दर 80% से 100% तक पहुँच गई।
• वजन में कमी: जिन कीटों ने स्पाइडर-कॉटन की पत्तियों को खाया, उनका वजन घटने लगा। एक लार्वा पहले 48 घंटों में थोड़ा वजन बढ़ा सकता है, लेकिन फिर वह अचानक गिर जाता है, 0.32 मिलीग्राम से वापस 0.20 मिलीग्राम या उससे कम हो जाता है। उन्होंने खाना बंद कर दिया, हिलना-डुलना बंद कर दिया, और अंततः निर्जलीकरण और भुखमरी से मर गए।
• क्षति (स्पॉटेड बोलवॉर्म): स्पॉटेड बोलवॉर्म के लिए कहानी थोड़ी अलग थी। जबकि अमेरिकन और आर्मी वॉर्म को लैब में हरा दिया गया था, स्पॉटेड बोलवॉर्म ने एक नियंत्रित रोकथाम वातावरण (in-vivo) में उगाए गए पौधों में अपनी असली भेद्यता दिखाई। इन जीवित पौधों की स्थितियों में, ट्रांसजेनिक कपास ने स्पॉटेड बोलवॉर्म के खिलाफ अनन्य सुरक्षा (exclusive protection) दिखाई। पत्तियाँ लगभग बेदाग रहीं। शोधकर्ताओं ने क्षति को मापा और पाया कि सर्वश्रेष्ठ लाइनों (जैसे Ht-1.6 और Ht-1.60) में "लीफ डैमेज इंडेक्स" I (10% से कम क्षति) था। इसके विपरीत, सामान्य कपास की पत्तियाँ पूरी तरह से खा ली गईं, जो क्षति सूचकांक IV (90% से अधिक क्षति) तक पहुँच गईं।

शोध पत्र क्या खारिज करता है (और क्या नहीं करता)

यह जानना महत्वपूर्ण है कि इस अध्ययन ने क्या नहीं किया। शोध पत्र स्पष्ट रूप से इस विचार के विरुद्ध तर्क देता है कि हमें हमेशा केवल Bt एंडोटॉक्सिन (पेट के जहर) पर निर्भर रहना चाहिए। लेखक बताते हैं कि वर्तमान प्रणाली, जो काफी हद तक इन विशिष्ट मिडगट विषाक्त पदार्थों पर निर्भर है, जोखिम भरी है क्योंकि कीट पहले से ही उनके प्रति प्रतिरोध विकसित कर रहे हैं। वे सुझाव देते हैं कि केवल इस एक प्रकार के तंत्र पर टिके रहना एक मृत अंत (dead end) है।

हालाँकि, शोध पत्र यह दावा नहीं करता कि यह स्पाइडर-कॉटन सभी कृषि समस्याओं को हल करने वाला एक जादुвई समाधान है।

• यह नहीं कहता कि यह व्हाइटफ्लाई या एफिड्स जैसे चूसने वाले कीटों के खिलाफ काम करता है।
• यह दावा नहीं करता कि यह कपास कल स्टोर में बेचने के लिए तैयार है। अध्ययन एक रोकथाम (नियंत्रित लैब और ग्रीनहाउस वातावरण) में किया गया था, खुले खेतों में नहीं।
• यह यह सिद्ध नहीं करता कि कीट इस नए विष के प्रति कभी प्रतिरोध विकसित नहीं करेंगे। लेखक सुझाव देते हैं कि इस विष का अन्यों के साथ उपयोग करना (जिसे "जीन पाइरामिडिंग" रणनीति कहा जाता है) प्रतिरोध को धीमा करने का सबसे अच्छा तरीका होगा, लेकिन वे पूरी तरह से प्रतिरोध की समस्या को हल करने का दावा नहीं करते हैं।

वे कितने आश्वस्त हैं?

वैज्ञानिक अपने द्वारा मापे गए डेटा के बारे में बहुत आश्वस्त हैं। उन्होंने केवल अनुमान नहीं लगाया; उन्होंने गिनती की।

• उन्होंने PCR और Southern hybridization का उपयोग करके पुष्टि की कि जीन वास्तव में कपास के अंदर था, और पाया कि जीन प्रति पौधा 1 से 3 प्रतियों के रूप में एकीकृत था।
• उन्होंने पुष्टि की कि पौधा वास्तव में उस विष को बना रहा है, इसके लिए Northern blots का उपयोग किया गया, जिसने सबसे अच्छी लाइनों में जीन के संदेश (mRNA) के उच्च स्तर को दिखाया।
• उन्होंने विभिन्न पीढ़ियों के पौधों (T0, T1, T2, T3, T4) पर कई बार कीट परीक्षण किए और परिणाम सुसंगत रहे। "स्पाइडर-कॉटन" पीढ़ी दर पीढ़ी कीटों को मारता रहा।

बड़ी तस्वीर

लेखकों की जानकारी के अनुसार, यह पहली बार है जब किसी ने सफलतापूर्वक एक ट्रांसजेनिक कपास का पौधा बनाया है जो इन-विवो (in-vivo) (जीवित पौधे) स्थितियों के तहत विशेष रूप से एक तंत्रिका विष का उपयोग करके स्पॉटेड बोलवॉर्म (Earias insulana) को मार सकता है।

शोध पत्र सुझाव देता है कि यह "स्पाइडर-कॉटन" किसान के टूलबॉक्स में एक शक्तिशाली नया उपकरण हो सकता है। एक ऐसा विष जोड़कर जो पुराने वाले के मुकाबले अलग तरह से काम करता है, किसान कीटों को मात देने और रसायनों के छिड़काव को कम करने के साथ-साथ अपनी फसलों की रक्षा कर सकते हैं। लेकिन फिलहाल, यह एक आशाजनक प्रयोगशाला सफलता है, जो यह देखने के लिए प्रतीक्षा कर रही है कि क्या यह खुले खेत की जटिल वास्तविकता को संभाल सकती है।