Fine mapping of a major locus for Ascochyta lentis resistance in lentil (Lens culinaris) accession ILL7537
इस अध्ययन ने मसूर के एक्सेसन ILL7537 में एक प्रमुख एस्कुचेटा ब्लाइट प्रतिरोध लोकस को 2.05 Mbp क्षेत्र तक फाइन-मैप किया, पांच संभावित प्रतिरोध जीन की पहचान की जिसमें NBS-LRRs और एक एथिलीन रिस्पॉन्स फैक्टर शामिल है, और रोग नियंत्रण के लिए सटीक प्रजनन को सुगम बनाने हेतु कसकर जुड़े मार्कर विकसित किए।
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मसूर एक साधारण लेकिन महत्वपूर्ण फसल है, जो एक शीत-ऋतु की दलहन है और दुनिया भर के लाखों लोगों को किफायती प्रोटीन और फाइबर प्रदान करती है। फिर भी, इसे उगाने वाले किसानों के लिए, ये पौधे एक निरंतर शत्रु का सामना करते हैं: एस्कोकाइटा ब्लाइट (Ascochyta blight) नामक एक कवक रोग। यह रोगजनक, एक सूक्ष्म आक्रमणकारी जो पत्तियों और बीजों पर हमला करता है, एक ही वर्ष में लगभग आधी फसल बर्बाद कर सकता है। दशकों से, इस बीमारी को रोकने का सबसे विश्वसनीय तरीका इसे फसल से बाहर निकालना रहा है, यानी ऐसी मसूर की किस्में चुनना जो स्वाभाविक रूप से संक्रमण के प्रति प्रतिरोधी हों। हालांकि, यह कवक चतुर है और लगातार विकसित हो रहा है, जिससे नए स्ट्रेन (strains) बन रहे हैं जो वर्तमान फसलों की रक्षा प्रणाली को दरकिनार कर सकते हैं। जब एक लोकप्रिय प्रतिरोधी किस्म को व्यापक रूप से लगाया जाता है, तो कवक अक्सर अनुकूलित हो जाता है, जिससे वह प्रतिरोध बेकार हो जाता है और किसान फिर से असुरक्षित हो जाते हैं। आगे रहने के लिए, वैज्ञानिकों को जंगली या प्राचीन मसूर की किस्मों में प्रतिरोध के नए स्रोत खोजने होंगे जिनका उपयोग कभी व्यावसायिक खेती में नहीं किया गया है, और फिर यह पता लगाना होगा कि वह प्रतिरोध वास्तव में कैसे काम करता है ताकि इसे भविष्य की फसलों में स्थानांतरित किया जा सके।
इस संदर्भ में, शोधकर्ताओं ने अपना ध्यान 'ILL7537' नामक एक विशिष्ट मसूर एक्सेसियन (accession) की ओर केंद्रित किया। यह विशेष पौधा ब्लाइट के विरुद्ध एक शक्ति केंद्र है, जो हाल ही में ऑस्ट्रेलिया में उभरे सबसे आक्रामक और नए स्ट्रेन के खिलाफ मजबूत प्रतिरोध प्रदर्शित करता है। समस्या यह थी कि ILL7537 स्वयं एक किसान के लिए उपयुक्त पौधा नहीं है; यह धीरे बढ़ता है, इसके बीज छोटे होते हैं, और इसमें एक सफल व्यावसायिक फसल के लिए आवश्यक अन्य गुणों का अभाव है। वर्षों से, ब्रीडर्स (breeders) इसकी प्रतिरक्षा का उपयोग करना चाहते थे लेकिन वे इस बात को समझने में असमर्थ थे कि अच्छी प्रतिरोधक क्षमता को खराब खेती संबंधी गुणों से कैसे अलग किया जाए। पौधे के डीएनए में प्रतिरोध जीन कहाँ स्थित हैं, इसका स्पष्ट मानचित्र न होने के कारण, ब्रीडर्स मूल रूप से अनुमान लगा रहे थे, इस उम्मीद में इस जंगली किस्म को बेहतर किस्मों के साथ मिला रहे थे कि प्रतिरोध बना रहेगा। इस अनिश्चितता का अर्थ था कि एक संभावित गेम-चेंजिंग रक्षा तंत्र बंद था, जो सफल व्यावसायिक खेती के लिए उपयोग करने में असमर्थ था।
वैज्ञानिकों की एक टीम ने मसूर की एक नई प्रजाति बनाकर इस आनुवंशिक रहस्य को खोलने का प्रयास किया। उन्होंने अत्यधिक प्रतिरोधी ILL7537 का संकरण (cross) एक संवेदनशील, बड़े बीज वाली किस्म ILL6002 के साथ किया, जिसमें खेती के अच्छे गुण तो हैं लेकिन रोग के प्रति कोई प्रतिरोध नहीं है। इस संकरण से, उन्होंने 144 नई लाइनें विकसित कीं, जिनमें से प्रत्येक दोनों माता-पिता का एक अद्वितीय मिश्रण है। फिर उन्होंने इन पौधों को नियंत्रित कमरों और खुले खेतों में ब्लाइट कवक के विभिन्न स्ट्रेन के संपर्क में रखकर कठोर परीक्षणों से गुजारा। लक्ष्य यह देखना था कि कौन से पौधे जीवित रहते हैं और उन विशिष्ट डीएनए अंशों का पता लगाना था जो उन्हें ऐसा करने में सक्षम बनाते हैं। जीवित बचे पौधों के डीएनए की तुलना बीमार पौधों के डीएनए से करके, शोधकर्ता प्रतिरोध के सटीक स्थान को चिह्नित कर सके।
अध्ययन से पता चला कि ILL7537 में प्रतिरोध एक विशिष्ट गुणसूत्र (chromosome) पर एक प्रमुख आनुवंशिक क्षेत्र द्वारा नियंत्रित होता है। यह क्षेत्र एक शक्तिशाली ढाल के रूप में कार्य करता है, जो कवक के सभी विभिन्न स्ट्रेन के विरुद्ध प्रभावी ढंग से काम करता है, जिनमें ऑस्ट्रेलिया के खेतों में वर्तमान में समस्या पैदा करने वाले दो अलग-अलग प्रकार भी शामिल हैं। शोधकर्ताओं ने इस सुरक्षात्मक क्षेत्र को लगभग 26.8 मिलियन बेस पेयर्स (base pairs) लंबे डीएनए स्ट्रैंड तक सीमित कर दिया। हालांकि यह एक महत्वपूर्ण कदम था, फिर भी विशिष्ट जिम्मेदार जीनों की पहचान करने के लिए यह बहुत बड़ा था। इसे हल करने के लिए, उन्होंने पौधों का एक और अधिक परिष्कृत समूह बनाया, जिसमें केवल उन्हीं को चुना गया जिनमें उस विशिष्ट क्षेत्र में प्रतिरोधी और संवेदनशील डीएनए का मिश्रण था। इन पौधों का पुन: परीक्षण करके, वे खोज क्षेत्र को नाटकीय रूप से सिकोड़ने में सफल रहे, जिससे लक्षित क्षेत्र घटकर केवल 2.05 मिलियन बेस पेयर्स रह गया।
इस सूक्ष्म और सटीक क्षेत्र की पहचान के बाद, टीम ने उन्नत तकनीक का उपयोग करके उस विशिष्ट स्थान पर दोनों प्रतिरोधी और संवेदनशील माता-पिता के डीएनए को पढ़ा। उन्होंने जेनेटिक कोड में उन अंतरों की तलाश की जो यह स्पष्ट कर सकें कि एक पौधा कवक से क्यों लड़ता है जबकि दूसरा उसका शिकार हो जाता है। इस गहन जांच ने पांच विशिष्ट जीनों को उजागर किया जो प्रतिरोध प्रदान करने के लिए प्रबल दावेदार हैं। इनमें से चार जीन पौधों के रक्षा प्रोटीन के एक प्रसिद्ध परिवार से संबंधित हैं जो सेंसर की तरह कार्य करते हैं, जो आक्रमणकारी की उपस्थिति का पता लगाते हैं और रक्षा प्रतिक्रिया को सक्रिय करते हैं। पांचवां जीन एक प्रकार का नियामक (regulator) है जो पौधे को तनाव संकेतों के प्रति प्रतिक्रिया करने में मदद करता है। शोधकर्ताओं ने पाया कि ये जीन प्रतिरोधी माता-पिता में मौजूद थे, लेकिन संवेदनशील माता-पिता में या तो अनुपस्थित थे या भिन्न थे।
यह खोज मसूर की ब्रीडिंग के लिए एक बड़ा कदम है। पहली बार, वैज्ञानिकों के पास एक स्पष्ट मानचित्र है कि ILL7537 में प्रतिरोध कहाँ स्थित है, और उन्होंने विशिष्ट आनुवंशिक मार्कर विकसित किए हैं जिनका उपयोग इसे ट्रैक करने के लिए किया जा सकता है। इसका अर्थ है कि ब्रीडर्स अब उच्च सटीकता के साथ इस शक्तिशाली प्रतिरोध का चयन कर सकते हैं, बिना समय लेने वाले रोग परीक्षणों पर निर्भर हुए या जंगली माता-पिता के साथ आने वाले खराब खेती संबंधी गुणों को शामिल किए बिना। अध्ययन में पहचाने गए पांच उम्मीदवार जीन अब इस बात की पुष्टि करने के लिए आगे के शोध का केंद्र हैं कि वे वास्तव में कवक को कैसे रोकते हैं। इस प्रतिरोध के पीछे के तंत्र को समझकर, वैज्ञानिक इसे उच्च उपज वाली नई मसूर की किस्मों में तैनात करने की आशा करते हैं जो एस्कोकाइटा ब्लाइट के विकसित होते खतरों का सामना कर सकें, जिससे इस आवश्यक फसल पर निर्भर लाखों लोगों की खाद्य आपूर्ति सुरक्षित हो सके।
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