Marker-assisted breeding of the elite Rice Restorer Line R202 for resistance to rice bacterial blight and blast diseases, brown plant hopper pest and inhibiting herbicides
इस अध्ययन ने मार्कर-असिस्टेड बैकक्रॉस ब्रीडिंग का उपयोग करके नवीन उत्कृष्ट चावल के रेस्टोरर लाइन R4202 को सफलतापूर्वक विकसित किया, जो R202 बैकग्राउंड में बैक्टीरियल ब्लाइट, ब्लास्ट, ब्राउन प्लांटहॉपर और ALS-इनहिबिटिंग हर्बिसाइड्स के विरुद्ध प्रतिरोधक जीनों को स्टैक करके, उपज या अनाज की गुणवत्ता से समझौता किए बिना बहु-रोग और कीट प्रतिरोध के साथ-साथ हर्बिसाइड टॉलरेंस प्राप्त करता है।
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दुनिया के धान के खेतों की कल्पना एक हलचल भरे, उच्च-दांव वाले अखाड़े के रूप में करें जहाँ फसल मुख्य एथलीट है, लेकिन उसे लगातार निरंतर प्रतिद्वंद्वियों की एक टीम द्वारा टैकल किया जा रहा है। एक तरफ, अदृश्य हमलावर हैं जैसे कि बैक्टीरियल ब्लाइट और राइस ब्लास्ट, जो कवक और जीवाणु जनित रोग हैं जो फसल के बड़े हिस्से को नष्ट कर सकते हैं। दूसरी ओर, भूरे रंग के प्लेनहॉपर (brown planthopper) जैसे भूखे कीट हैं, जो छोटे कीड़े हैं जो पौधे का जीवन चूस लेते हैं। फिर, "खरपतवार" की समस्या है: आधुनिक खेती में, किसान अक्सर रोपण (transplanting) के श्रम-साध्य चरण को छोड़ देते हैं और सीधे कीचड़ में बीज डाल देते हैं। यह समय बचाने के लिए तो अच्छा है, लेकिन यह "वीडी राइस" (weedy rice)—जो फसल का एक जंगली संबंधी है और बिल्कुल अच्छी चावल जैसा ही दिखता है—को खेत पर कब्जा करने देता है। चूंकि वे एक जैसे दिखते हैं, इसलिए आप फसल को मारे बिना नियमित खरपतवार नाशक का छिड़काव नहीं कर सकते। इस खेल को जीतने के लिए, किसानों को एक ऐसे चावल की किस्म की आवश्यकता है जो एक 'सुपर-एथलीट' हो: जो बीमारियों से लड़ सके, कीटों से बच सके, खरपतवार नाशकों को झेल सके, और फिर भी एक विशाल, स्वादिष्ट फसल पैदा कर सके। यह "मार्कर-असिस्टेड ब्रीडिंग" की चुनौती है, जो एक उच्च-तकनीकी विधि है जहाँ वैज्ञानिक डीएनए मार्कर का उपयोग बारकोड की तरह सर्वोत्तम "सुपरपावर" जीन को एक ही पौधे में जोड़ने के लिए करते हैं, बजाय इसके कि वे वर्षों तक यह देखने का इंतजार करें कि कोई पौधा भाग्य से जीवित बचता है या नहीं।
इस अध्ययन में, अनहुई एकेडमी ऑफ एग्रीकल्चरल साइंसेज के शोधकर्ताओं ने R202 नामक एक विशिष्ट, उच्च-प्रदर्शन वाली चावल की लाइन को अपग्रेड करने का कार्य हाथ में लिया। R202 को एक चैंपियन रेसहॉर्स की तरह समझें: यह तेज़ है, बेहतरीन अनाज पैदा करता है, और हाइब्रिड संयोजनों में अच्छा काम करता है, लेकिन इसमें एक घातक दोष है—यह आसानी से बीमार हो जाता है और हर्बिसाइड्स (खरपतवार नाशक) को नहीं झेल पाता। वैज्ञानिक इस चैंपियन को बिना उसकी गति कम किए एक पूर्ण सुरक्षा कवच देना चाहते थे। उन्होंने R202 के डीएनए में चार विशिष्ट "सुपरपावर" जीन डालने के लिए 'मार्कर-असिस्टेड बैकक्रॉसिंग' नामक तकनीक का उपयोग किया। ये जीन अलग-अलग डोनर पौधों से आए थे: एक जीन (Xa23) बैक्टीरियल ब्लाइट के खिलाफ एक ढाल की तरह काम करता है; दूसरा (Pigm) राइस ब्लास्ट के खिलाफ एक टिकाऊ रक्षा है; तीसरा (BphCl) भूरे रंग के प्लेनहॉपर को दूर भगाता है; और चौथा (ALSW548M) पौधे को एक विशिष्ट प्रकार के खरपतवार नाशक में जीवित रहने की अनुमति देता है जो सामान्यतः इसे मार देता है।
टीम ने केवल बेहतर होने की उम्मीद नहीं की; उन्होंने इन जीनों को ट्रैक करने के लिए आणविक मार्करों का उपयोग करके बैकक्रॉसिंग की चार पीढ़ियों के माध्यम से काम किया, जिसका अर्थ है इन नए गुणों को R202 में विकसित करना जबकि बाकी का डीएनए मूल चैंपियन के लगभग समान रखना। कठोर स्क्रीनिंग के बाद, उन्होंने सफलतापूर्वक एक नई लाइन बनाई जिसे R4202 कहा गया। यह नई लाइन एक "फोर-इन-वन" पावरहाउस है। परीक्षण के दौरान, R4202 और इसकी हाइब्रिड संतान ने बैक्टीरियल ब्लाइट और राइस ब्लास्ट के प्रति उच्च प्रतिरोध, भूरे रंग के प्लेनहॉपर के प्रति मध्यम-से-उच्च प्रतिरोध, और ALS-इनहिबिटिंग हर्बिसाइड्स के छिड़काव को सहने की क्षमता दिखाई।
महत्वपूर्ण रूप से, शोधकर्ता चिंतित थे कि इन सभी रक्षा प्रणालियों को जोड़ने से चावल "भद्दा" (clumsy) हो सकता है—यानी इसकी वृद्धि धीमी हो सकती है या इसके अनाज का उत्पादन कम हो सकता है। हालांकि, उनके फील्ड ट्रायल ने इसके विपरीत प्रमाण दिए। जब उन्होंने R4202 की तुलना मूल R202 से की, तो नई लाइन ने बिल्कुल वैसा ही प्रदर्शन किया। विकास का समय, पौधे की ऊंचाई और अनाज की उपज सांख्यिकीय रूप से समान थी, जिसमें P-वैल्यू 0.214 और 0.910 के बीच थी, जो कोई महत्वपूर्ण अंतर नहीं दर्शाती है। चावल के दाने की गुणवत्ता, जिसमें उसका स्वाद और बनावट शामिल है, भी उत्कृष्ट बनी रही, जो मूल लाइन के उच्च मानकों से मेल खाती है। अध्ययन यह निष्कर्ष निकालता है कि R4202 एक सफल, बहु-प्रतिरोधी रिस्टोरर लाइन है जो किसानों के लिए एक "ग्रीन" समाधान प्रदान करती है, जिससे वे अपनी फसल की उपज या गुणवत्ता से समझौता किए बिना खरपतवार और कीटों को नियंत्रित कर सकते हैं।
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