New powdery mildew resistance QTL found on chromosome 9 in Solanum cheesmaniae
यह अध्ययन जंगली टमाटर प्रजाति *Solanum cheesmaniae* के गुणसूत्र 9 पर 'On-q9_l_che' नामक एक नवीन पाउडरी मिल्ड्यू प्रतिरोधक QTL और कई संभावित जीनों की पहचान और सत्यापन करता है, जो टमाटर प्रजनन कार्यक्रमों के लिए एक आशाजनक नए संसाधन की पेशकश करता है।
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कल्पना कीजिए कि आप एक माली हैं जो एक आदर्श टमाटर उगाने की कोशिश कर रहे हैं। आप चाहते हैं कि वे बड़े, लाल और स्वादिष्ट हों, लेकिन ग्रीनहाउस में एक चालाक दुश्मन मंडरा रहा है: एक रोएंदार सफेद कवक (फंगस) जिसे पाउडरी मिल्ड्यू (powdery mildew) कहा जाता है। यह एक भूतिया कंबल की तरह है जो पत्तियों पर जम जाता है, पौधे की ऊर्जा चुरा लेता है और उसकी हरी त्वचा को एक उदास, पीले ढेर में बदल देता है। दशकों से, वैज्ञानिक जंगली टमाटरों के रिश्तेदारों को देखकर इससे लड़ने की कोशिश कर रहे हैं जो जंगल में रहते हैं। ये जंगली रिश्तेदार बहुत सख्त होते हैं; वे हजारों वर्षों से कठिन परिस्थितियों और खतरनाक कीटों से बचे हुए हैं, इसलिए उनमें अक्सर बीमारियों के खिलाफ गुप्त सुपरपावर्स होती हैं।
हालाँकि, इसमें एक पेंच है। कई जंगली रिश्तेदार उन दूर के गुस्सैल रिश्तेदारों की तरह हैं जो हमारे खाने वाले शानदार टमाटरों के साथ तालमेल नहीं बिठा पाते। यदि आप उनके डीएनए को मिलाने की कोशिश करते हैं, तो आपको ऐसा टमाटर मिल सकता है जो बीमारी का तो प्रतिरोध करता है लेकिन उसका स्वाद मिट्टी जैसा होता है या वह उगने से मना कर देता है। वैज्ञानिक इसे "लिंकेज ड्रैग" (linkage drag) कहते हैं—जब आप केवल एक अच्छा गुण लेने की कोशिश करते हैं, तो अपने साथ बहुत सारा अनचाहा सामान भी ले आते हैं। इस समस्या को हल करने के लिए, शोधकर्ता उन जंगली टमाटरों में प्रतिरोध जीन की तलाश कर रहे हैं जो हमारे किराने की दुकान वाले टमाटरों के वास्तव़िक करीबी पारिवारिक सदस्य हैं। वे एक उच्च-तकनीकी जासूसी पद्धति का उपयोग करते हैं जिसे QTL-seq कहा जाता है, जो एक पौधे के संपूर्ण आनुवंशिक पुस्तकालय को स्कैन करने जैसा है ताकि यह पता लगाया जा सके कि "एंटी-फंगस" निर्देश वास्तव में किस पृष्ठ पर लिखे हैं, बिना किताब के हर एक शब्द को पढ़े।
सफेद-कवक ढाल की खोज
इस अध्ययन में, फ्रांस की पौधों की जासूसों की एक टीम ने पाउडरी मिल्ड्यू के खिलाफ एक नया गुप्त हथियार खोजने के मिशन पर जाออก की। उन्होंने 31 अलग-अलग प्रकार के जंगली और खेती वाले टमाटरों का परीक्षण करके शुरुआत की। इसे एक स्वाद परीक्षण (टेस्ट टेस्ट) की तरह समझें, लेकिन स्वाद के बजाय, वे यह देख रहे थे कि प्रत्येक पौधा कवक के हमले का सामना कितनी अच्छी तरह कर सकता है। अधिकांश जंगली टमाटर सख्त थे, लेकिन शोधकर्ताओं को एक असली सितारा मिला: एक जंगली प्रजाति जिसे Solanum cheesmaniae कहा जाता है, विशेष रूप से LA0421 नामक एक किस्म। यह छोटा सा पौधा न केवल कवक के हमले में जीवित रहा; इसने तो इसकी परवाह तक नहीं की। चूंकि S. cheesmaniae हमारे द्वारा खाए जाने वाले नियमित टमाटर का एक करीबी रिश्तेदार है, इसलिए वैज्ञानिकों ने सोचा, "यदि हम यह समझ सकें कि यह इतना सख्त क्यों है, तो हम शायद अपने नियमित टमाटरों को बिना किसी बुरे बोझ के यह ट्रिक सिखा सकें।"
आनुवंशिक जासूसी कार्य
इस सुपरपावर के स्रोत का पता लगाने के लिए, टीम ने आनुवंशिक मिश्रण का खेल खेला। उन्होंने इस अत्यधिक प्रतिरोधी LA0421 को एक नियमित, संवेदनशील टमाटर जिसे 'Rose de Berne' कहा जाता है, के साथ क्रॉस कराया। इससे 433 "F2" पौधों का एक परिवार बना, जो दोनों माता-पिता का मिश्रण था। इनमें से कुछ नए पौधे जंगली माता-पिता की तरह सख्त थे, कुछ नियमित माता-पिता की तरह कमजोर थे, और अधिकांश बीच के थे।
वैज्ञानिकों ने QTL-seq नामक एक चतुर तकनीक का उपयोग किया। कल्पना कीजिए कि आपके पास दो अलग-अलग चित्रों के मिले-जुले पहेली के टुकड़ों का एक बड़ा बैग है। आप उस विशिष्ट टुकड़े को खोजना चाहते हैं जो "प्रतिरोधी" चित्र को "कमजोर" चित्र से अलग बनाता है। हर एक टुकड़े को देखने के बजाय, वैज्ञानिकों ने उस परिवार से 88 सबसे सख्त पौधों और 88 सबसे कमजोर पौधों को चुना। उन्होंने इन दोनों माता-पिता के डीएनए को एक "प्रतिरोधी बल्क" (Resistant Bulk) और एक "संवेदनशील बल्क" (Susceptible Bulk) में मिला दिया। फिर, उन्होंने इन दो बड़े ढेरों के डीएनए का अनुक्रम (sequence) निकाला। दोनों की तुलना करके, वे उस सटीक स्थान को पहचान सके जहाँ सख्त पौधों के पास कमजोर पौधों की तुलना में एक अलग निर्देश था।
बड़ी खोज: क्रोमोसोम 9
खोज रंग लाई! डीएनए जासूसी कार्य ने क्रोमोसोम 9 पर एक विशिष्ट स्थान की ओर इशारा किया। यह जीन के विशाल शहर में एक विशिष्ट सड़क के पते को खोजने जैसा है। वैज्ञानिकों ने इस नए प्रतिरोध स्थान को On-q9l_che नाम दिया।
यह सुनिश्चित करने के लिए कि उन्होंने कोई गलती नहीं की है, वे केवल डीएनए स्कैन तक ही सीमित नहीं रहे। वे क्रोमोसोम 9 के साथ रखे गए विशिष्ट आनुवंशिक मार्करों (जैसे छोटे झंडों) का उपयोग करके परिवार के 143 व्यक्तिगत पौधों का परीक्षण करने के लिए वापस गए। इसने पुष्टि की कि प्रतिरोध वास्तव में क्रोमोसोम 9 की लंबी भुजा (long arm) पर स्थित था। अध्ययन ने दिखाया कि यह एकल स्थान लगभग 14.60% के कारण बताता है कि कुछ पौधे प्रतिरोधी थे और अन्य नहीं। यह एकमात्र कारण नहीं है, लेकिन यह पहेली का एक बड़ा हिस्सा है। डेटा ने सुझाव दिया कि प्रतिरोध एक साधारण "ऑन/ऑफ" स्विच नहीं है; यह एक डिमर स्विच (dimmer switch) की तरह है, जहाँ जंगली टमाटर का जीन रोग के स्कोर को काफी कम करने में मदद करता है, लेकिन अकेले ही पौधे को 100% प्रतिरोधी नहीं बनाता है।
इस गली में कौन रहता है?
एक बार जब उन्हें पता चल गया, तो वैज्ञानिकों ने यह अनुमान लगाने के लिए कि कौन सा जीन असली हीरो है, उस पड़ोस में रहने वाले "घरों" (जीन) को देखा। उन्होंने उस छोटे 436-किलोबेस के पड़ोस में लगभग 32 जीन पाए। उन्हें और कम करने के बाद, उन्होंने 11 आशाजनक उम्मीदवारों की पहचान की जो वास्तविक सुपरहीरो हो सकते हैं।
यहाँ उनके द्वारा पाए गए संदिग्धों में से कुछ हैं:
- एथिलीन रेगुलेटर (ETO1-like): यह जीन एथिलीन नामक पौधे के हार्मोन के लिए एक थर्मोस्टेट की तरह है। अन्य पौधों में, इस थर्मोस्टेट के साथ छेड़छाड़ करने से पौधा आक्रमणकारियों से बेहतर लड़ सकता है। वैज्ञानिकों ने इस जीन के अंदर एक सूक्ष्म आनुवंशिक अंतर पाया, जिससे यह एक शीर्ष संदिग्ध बन गया।
- प्रोटीन काइनेज (Protein Kinases): ये पौधे के सुरक्षा गार्डों और संदेशवाहकों की तरह हैं। वे हमले के संकेत भेजते हैं, जिससे पौधे को "जागो और लड़ो!" कहने में मदद मिलती है।
- ट्रांसक्रिप्शन फैक्टर्स (UNE12/bHLH59): ये वे प्रबंधक हैं जो अन्य जीनों को बताते हैं कि क्या करना है। यदि पौधा हमले के अधीन है, तो ये प्रबंधक चिल्ला सकते हैं, "रक्षा जीनों को चालू करो!"
यह क्यों महत्वपूर्ण है
इस खोज का सबसे अच्छा हिस्सा यह है कि यह नया प्रतिरोध एक ऐसे टमाटर के रिश्तेदार से आता है जो हमारे द्वारा खाए जाने वाले टमाटरों के बहुत करीब है। इसका मतलब है कि ब्रीडर्स उम्मीद कर सकते हैं कि वे इस नए प्रतिरोध को हमारे किराने की दुकान वाले टमाटरों में बिना किसी अनचाहे गुण (जैसे खराब स्वाद या छोटे फल) को घसीटे शामिल कर सकते हैं, जो अक्सर दूर के जंगली रिश्तेदारों के साथ मिश्रण करने पर होता है।
शोधकर्ताओं ने चीजों को स्पष्ट करने के लिए इन प्रतिरोध जीनों को नाम देने का एक नया तरीका भी प्रस्तावित किया। केवल उन्हें "Ol-1" या "Ol-2" कहने के बजाय, वे एक ऐसा नाम सुझाते हैं जो आपको ठीक से बताता है कि वह क्या है: वह रोग जिससे वह लड़ता है, वह किस क्रोमोसोम पर है, और वह किस जंगली प्रजाति से आया है। इसलिए, इस नई खोज को आधिकारिक तौर पर On-9l_che (Oidium neolycopersici से लड़ना, क्रोमोसोम 9 की लंबी भुजा पर, cheesmaniae से) नाम दिया गया है।
हालाँकि वैज्ञानिकों ने अभी तक यह साबित नहीं किया है कि उन 11 उम्मीदवार जीनों में से कौन सा मुख्य हीरो है, लेकिन उन्होंने एक बहुत ही मजबूत मानचित्र और संदिग्धों की एक सूची प्रदान की है। यह टमाटर ब्रीडर्स को ऐसे टमाटर बनाने के लिए एक स्पष्ट मार्ग प्रदान करता है जो पाउडरी मिल्ड्यू को झेल सकें, जिससे हमारे भविष्य के सलाद ताज़ा और हरे बने रहें।
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