In vivo transcriptome analysis of the entomopathogenic fungus Beauveria bassiana strain GHA during infection against the beneficial predator tobacco leaf bug, Nesidiocoris tenuis (Hemiptera: Miridae)
इस अध्ययन ने लाभकारी शिकारी *नेसिडियोकोरिस टेनुइस* (*Nesidiocoris tenuis*) के संक्रमण के दौरान क्यूटिकल प्रवेश और हेमोसील उपनिवेशण में शामिल अपरेगुलेटेड (upregulated) विरुलेंस जीन की पहचान करने के लिए संक्रमण के विभिन्न चरणों में *बौवेरिया बासियाना* (*Beauveria bassiana*) स्ट्रेन GHA के तुलनात्मक इन विवो (in vivo) ट्रांसक्रिप्टोम विश्लेषण का उपयोग किया, जो इस कवक की इस जैविक नियंत्रण एजेंट के प्रति अनपेक्षित विषाक्तता को संबोधित करने के लिए एक रणनीति प्रदान करता है।
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एक नन्हे, सूक्ष्म सैनिक की कल्पना करें जिसका नाम Beauveria bassiana (विशेष रूप से स्ट्रेन GHA) है। यह एक कवक (फंगस) है जिसे किसान फसल खाने वाले कीटों से लड़ने के लिए एक प्राकृतिक कीटनाशक के रूप में उपयोग करते हैं। यह एक जैविक "ट्रोजन हॉर्स" (छद्म रूप से हमला करने वाला घोड़ा) की तरह काम करता है: यह किसी कीट पर उतरता है, एक जड़ जैसी संरचना विकसित करता है, कीट के कठोर बाहरी कवच (क्यूटिकल) में छेद करता है, और फिर कीट के शरीर के अंदर बढ़ता है जब तक कि कीट मर नहीं जाता।
हालाँकि, एक समस्या है। यही सैनिक बहुत आक्रामक है। यह केवल बुरे कीटों पर ही हमला नहीं करता; यह "अच्छे साथियों" पर भी हमला करता है—विशेष रूप से एक अत्यंत सहायक कीट, तंबाकू लीफ बग (Nesidiocollis tenuis) पर। यह सहायक कीट एक प्राकृतिक शिकारी है जिसका उपयोग किसान अन्य कीटों को खाने के लिए करते हैं, लेकिन यह कवक इसे भी मार देता है।
इस शोध पत्र के शोधकर्ता यह समझना चाहते थे कि यह कवक उस सहायक कीट पर कैसे और कब हमला करता है, इस उम्मीद में कि भविष्य में वे इस कवक को अधिक स्मार्ट बना सकें ताकि यह केवल बुरे कीटों को मारे और अच्छे कीटों को अकेला छोड़ दे।
यहाँ उनके शोध की कहानी दी गई है, जिसे सरल रूप में विभाजित किया गया है:
1. हमले की समयरेखा (The Timeline of the Attack)
टीम ने सूक्ष्मदर्शी (माइक्रोस्कोप) के नीचे सहायक कीट पर कवक के हमले को देखा और इसके विकास को ट्रैक करने के लिए डीएनए परीक्षण का उपयोग किया। उन्होंने पाया कि आक्रमण दो अलग-अलग चरणों में होता है, जो एक दो-चरणीय रॉकेट लॉन्च की तरह है:
- चरण 1: घुसपैठ (संपर्क के 36 घंटे बाद)।
इसे "ताला तोड़ने" वाला चरण मान लें। कवक के बीजाणु (स्पोर्स) कीट पर उतरते हैं, अंकुरित होते हैं, और एक छोटा सा ड्रिल यानी appressorium बनाते हैं। 36 घंटों तक, उन्होंने कीट की सख्त त्वचा में सफलतापूर्वक छेद कर लिया होता है। कवक अभी बस अंदर घुसने की कोशिश कर रहा है। - चरण 2: कब्ज़ा (संपर्क के 72 घंटे बाद)।
यह "आक्रमण" का चरण है। कीट के शरीर के खाली स्थान (हेमोसील) के भीतर पहुँचने के बाद, कवक ड्रिल करना बंद कर देता है और जंगल की आग की तरह फैलना शुरू कर देता है। यह कीट के पूरे शरीर में लंबे, धागे जैसे स्ट्रैंड्स के रूप में फैलता है, पोषक तत्वों का उपभोग करता है और कीट की प्रतिरक्षा प्रणाली (इम्यून सिस्टम) को दबा देता है।
2. कवक की "फुसफुसाहट" को सुनना (RNA-Seq)
यह समझने के लिए कि कवक यह सब कैसे करता है, शोधकर्ताओं ने केवल इसे देखा ही नहीं; बल्कि उन्होंने इसके "निर्देशों" को सुना। उन्होंने 36 घंटे के निशान (घुसपैठ) और 72 घंटे के निशान (कब्ज़ा) पर कवक के नमूने लिए और इसके जेनेटिक कोड (ट्रांसक्रिप्टोम) को पढ़ा।
कल्पना करें कि कवक के पास निर्देश पुस्तिकाओं (जीन्स) का एक पुस्तकालय है। शोधकर्ता यह देखना चाहते थे कि कवक प्रत्येक चरण में कौन सी मैनुअल पढ़ रहा है।
36 घंटों पर (घुसपैठ): कवक तोड़फोड़ और प्रवेश से संबंधित मैनुअल को पागलों की तरह पढ़ रहा था।
- यह कीट से चिपकने के लिए "गोंद" वाले जीन्स का उपयोग कर रहा था।
- यह appressorium बनाने के लिए "ड्रिल" वाले जीन्स का उपयोग कर रहा था।
- यह कीट की त्वचा को घोलने के लिए "एसिड" वाले जीन्स (हाइड्रोलेसिस) का उपयोग कर रहा था।
- यह कीट की प्रतिरक्षा प्रणाली से छिपने के लिए "स्टेल्थ" (छिपने वाले) जीन्स का उपयोग कर रहा था।
- उपमा: यह एक चोर द्वारा ताला खोलने और खिड़की तोड़ने के मैनुअल को पढ़ने जैसा है।
72 घंटों पर (कब्ज़ा): कवक ने अपनी पढ़ने की सूची बदलकर विजय और नियंत्रण पर केंद्रित कर दी।
- इसने जहर (विशेष रूप से ओस्पोरिन नामक पदार्थ) बनाने के लिए मैनुअल पढ़ना शुरू कर दिया ताकि कीट की प्रतिरक्षा प्रणाली को बंद किया जा सके और उन बैक्टीरिया को मारा जा सके जो इसके साथ प्रतिस्पर्धा कर सकते हैं।
- इसने अपना आकार बदलने (यीस्ट जैसे रूप से धागे जैसे रूप में) के लिए मैनुअल पढ़ा ताकि तेजी से फैल सके।
- इसने बढ़ने के लिए अपने स्वयं के ऊर्जा और वसा प्रबंधन के मैनुअल को पढ़ा।
- उपमा: अब जब चोर घर के अंदर है, तो वह अलार्म सिस्टम को अक्षम करने और पूरे घर में फैलने के मैनुअल को पढ़ रहा है।
3. बड़ी खोज
शोधकर्ताओं ने पाया कि 182 विशिष्ट जीन्स जो इन दोनों चरणों के बीच अपनी गतिविधि में महत्वपूर्ण रूप से बदले।
- 83 जीन्स "घुसपैठ" (36 घंटे) के दौरान सक्रिय और मुखर थे।
- 99 जीन्स "कब्ज़े" (72 घंटे) के दौरान सक्रिय और मुखर थे।
कई जीन्स ऐसे "हथियार" हैं जो कवक को कीट मारने में मदद करते हैं। अध्ययन ने पुष्टि की कि कवक इस सहायक कीट के खिलाफ भी लगभग वैसा ही खेल खेलता है जैसा कि मच्छरों (एक ज्ञात लक्ष्य) के खिलाफ खेलता है। हालांकि, उपयोग किए जाने वाले विशिष्ट "औजार" (व्यक्तिगत जीन) थोड़े अलग थे, जो यह सुझाव देते हैं कि प्रत्येक मेजबान कीट के लिए थोड़ी अलग रणनीति की आवश्यकता होती है।
4. यह क्यों महत्वपूर्ण है (शोध पत्र के अनुसार)
शोध पत्र निष्कर्ष निकालता है कि यह विधि—कि कवक संक्रमण के विभिन्न चरणों में किन जीन्स का उपयोग करता है, इसकी तुलना करना—एक शक्तिशाली तरीका है उन "गुप्त हथियारों" (विषाक्तता जीन्स) को खोजने का जो कवक को इस सहायक कीट के लिए घातक बनाते हैं।
शोधकर्ता कहते हैं कि उनका भविष्य का लक्ष्य इस जीन्स की सूची का उपयोग करके उन विशिष्ट जीन्स की पहचान करना है जो सहायक कीट को लक्षित करते हैं, और फिर उन्हें "बंद करना" (नॉक आउट करना)। यदि वे ऐसा कर सकते हैं, तो वे इस उम्मीद में हैं कि वे कवक का एक ऐसा संस्करण बना पाएंगे जो कीटों के लिए घातक बना रहे लेकिन तंबाकू लीफ बग के लिए हानिरहित हो।
संक्षेप में: शोधकर्ताओं ने एक सहायक कीट पर हमला करने वाले कवक सैनिक के "युद्ध योजना" का मानचित्र तैयार किया। उन्होंने उन विशिष्ट निर्देशों की पहचान की जिनका पालन सैनिक घुसपैठ करने और कब्जा करने के लिए करता है। अब, वे उन निर्देशों को संपादित करने की आशा करते हैं ताकि सैनिक केवल बुरे लोगों पर ही हमला करे।
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