Genetic Diversity Assessment for Nutritional Traits of Ex-situ Finger Millet Collections

तकनीकी सारांश: एक्स-सीटू फिंगर मिलेट संग्रह के पोषण संबंधी गुणों के लिए आनुवंशिक विविधता का मूल्यांकन

समस्या विवरण
फिंगर मिलेट (एलीसीन कोराकाना) अफ्रीका और एशिया के शुष्क और अर्ध-शुष्क क्षेत्रों में एक महत्वपूर्ण निर्वाह फसल है, जो अपने उच्च कार्बोहाइड्रेट, ऊर्जा, प्रोटीन और खनिज सामग्री के लिए जानी जाती है। यह विशेष रूप से कमजोर आबादी के बीच आयरन (Fe), जिंक (Zn) और प्रोटीन की कमी को दूर करने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। अपने पोषण संबंधी क्षमता और इथियोपिया में उत्पत्ति के केंद्र होने के बावजूद, इस फसल का उपयोग प्रजनन कार्यक्रमों में आनुवंशिक सुधार के लिए कम किया गया है, जिन्होंने ऐतिहासिक रूप से उपज और सूखा सहनशीलता जैसे कृषि संबंधी गुणों को पोषण गुणवत्ता पर प्राथमिकता दी है। विभिन्न अफ्रीकी देशों के एक्स-सीटू फिंगर मिलेट संग्रहों के भीतर पोषण संबंधी गुणों की व्यापक लक्षण वर्णन के संबंध में व्यापक जानकारी का अभाव है, जो ब्रीडर्स (प्रजननकर्ताओं) के लिए बायोफोर्टिफिकेशन के लिए श्रेष्ठ जीनोटाइप चुनने की क्षमता को सीमित करता है।

कार्यप्रणाली
इस अध्ययन में इथियोपियाई जैव विविधता संस्थान से प्राप्त 200 फिंगर मिलेट एक्सेसियन्स (जीनोटाइप) का मूल्यांकन किया गया, जो इथियोपिया, जिम्बाब्वे, इरिट्रिया और जाम्बिया के संग्रहों का प्रतिनिधित्व करते हैं। प्रयोगात्मक डिजाइन में इथियोपिया के टिग्रे क्षेत्र के तीन स्थानों (मैयाइनी, ज़ाना और रामा) में दो बढ़ते मौसमों (2019/2020) के दौरान दो प्रतिकृति (replications) के साथ 10 × 20 अल्फा लैटिस डिजाइन का उपयोग किया गया।

• डेटा संग्रह: सभी जीनोटाइप के लिए अनाज की पोषक तत्व सामग्री का मूल्यांकन किया गया। सटीकता सुनिश्चित करने के लिए, दूषण को रोकने हेतु एकत्रित अनाज के नमूनों को साफ किया गया और विश्लेषण के लिए निकट-अवरक्त स्पेक्ट्रोफोटोमीटर (DA 720) का उपयोग किया गया। मापे गए गुणों में नमी की मात्रा, प्रोटीन, स्टार्च, कैल्शियम (Ca), मैग्नीशियम (Mg), आयरन (Fe) और जिंक (Zn) शामिल थे।
• सांख्यिकीय विश्लेषण: डेटा का विश्लेषण t-परीक्षण और पीयरसन सहसंबंध गुणांकों के लिए IBM-SPSS का उपयोग करके किया गया। क्लस्टर विश्लेषण को MINITAB v19 में वार्ड्स लिंकेज विधि और स्क्वेयर्ड यूक्लिडियन दूरी का उपयोग करके किया गया, जिसे डिस्क्रिमिनेंट विश्लेषण द्वारा मान्य किया गया। विविधताओं के पैटर्न की पहचान करने के लिए Past4.0 सॉफ्टवेयर का उपयोग करके प्रिंसिपल कंपोनेंट एनालिसिस (PCA) किया गया।

मुख्य परिणाम

• आनुवंशिक परिवर्तनशीलता: 200 जीनोटाइप के बीच सभी पोषण संबंधी गुणों के लिए महत्वपूर्ण भिन्नता (P < 0.001) देखी गई।
  • प्रोटीन: 5.15% से 9.33% (औसत 6.43%) तक रहा। जीनोटाइप 203574 (जिम्बाब्वे से) ने उच्चतम प्रोटीन सामग्री प्रदर्शित की।
  • खनिज: कैल्शियम 139 से 431 mg/100g; मैग्नीशियम 120.85 से 525.50 mg/100g; आयरन 4.06 से 30.68 mg/100g; और जिंक 0.11 से 4.89 mg/100g के बीच रहा।
  • शीर्ष प्रदर्शनकर्ता: जीनोटाइप 203574, 234160, 203259, 203257 और 203262 को क्रमशः प्रोटीन, कैल्शियम, मैग्नीशियम, आयरन और जिंक के लिए उच्चतम प्रदर्शन करने वाले के रूप में पहचाना गया। उल्लेखनीय रूप से, इन विशिष्ट गुणों के लिए सभी शीर्ष रैंकिंग वाले जीनोटाइप, विशिष्ट प्रोटीन जीनोटाइप (203574) को छोड़कर, इथियोपिया से ही थे।
• सहसंबंध: आयरन सामग्री ने कैल्शियम, मैग्नीशियम और जिंक के साथ महत्वपूर्ण सकारात्मक सहसंबंध दिखाया। कैल्शियम जिंक के साथ दृढ़ सकारात्मक रूप से सहसंबंधित था (r = 0.62, P < 0.01)। प्रोटीन सामग्री ने अधिकांश खनिज गुणों के साथ कमजोर, गैर-महत्वपूर्ण नकारात्मक सहसंबंध दिखाया।
• क्लस्टर विश्लेषण: जीनोटाइप को छह अलग-अलग समूहों (clusters) में वर्गीकृत किया गया। क्लस्टर I में सबसे अधिक जीनोटाइप (73) थे, जिसमें सभी 49 जिम्बाब्वे के एक्सेसियन्स शामिल थे। क्लस्टर V और VI में उच्चतम खनिज सांद्रता वाले जीनोटाइप थे। क्लस्टर V को उच्च मैग्नीशियम और आयरन द्वारा विशेषता दी गई थी, जबकि क्लस्टर VI में उच्च कैल्शियम, मैग्नीशियम, जिंक और आयरन देखा गया। सबसे बड़े आनुवंशिक अंतर क्लस्टर IV और VI, तथा II और VI के बीच देखे गए।
• प्रिंसिपल कंपोनेंट एनालिसिस (PCA): पहले दो मुख्य घटकों (principal components) ने कुल भिन्नता का लगभग 60.7% हिस्सा कवर किया। PC1 (40.27%) मुख्य रूप से मैग्नीशियम, जिंक, कैल्शियम और नमी द्वारा संचालित था। PC2 (17.51%) प्रोटीन, स्टार्च और आयरन से प्रभावित था।
• भौगोलिक और फेनोटाइपिक कारक: पोषक तत्वों का प्रोफाइल देश के मूल स्थान के अनुसार भिन्न था; इथियोपियाई जीनोटाइप में इरिट्रियाई और जिम्बाब्वे के जीनोटाइप की तुलना में जिंक और आयरन की मात्रा कम थी, हालांकि इथियोपियाई एक्सेसियन्स में उच्च मैग्नीशियम देखा गया। बीज के रंग ने भी पोषक तत्व सामग्री को प्रभावित किया: भूरे और नारंगी बीजों में कैल्शियम और आयरन अधिक था लेकिन मैग्नीशियम कम था, जबकि भूरे और सफेद बीजों में काले और लाल बीजों की तुलना में जिंक अधिक था। नमी, प्रोटीन और स्टार्च बीज के रंग के आधार पर महत्वपूर्ण रूप से भिन्न नहीं हुए।

महत्व और योगदान
यह अध्ययन अफ्रीकी फिंगर मिलेट संग्रहों की पोषण संबंधी विशेषताओं की आनुवंशिक विविधता के आधारभूत मूल्यांकन को प्रदान करता है। विशिष्ट पोषण प्रोफाइल (जैसे उच्च कैल्शियम, आयरन, जिंक और प्रोटीन) वाले जीनोटाइप की पहचान करके, यह शोध हाइब्रिडाइजेशन (संकरण) कार्यक्रमों के लिए जनक रेखाओं (parental lines) के चयन हेतु एक सीधा संसाधन प्रदान करता है। पोषण संबंधी गुणों के आधार पर जीनोटाइप का क्लस्टरिंग चयन प्रक्रिया को सरल बनाता है, जिससे ब्रीडर्स को वांछित खनिज गुणों को संयोजित करने के लिए विशिष्ट क्लस्टरों (जैसे V और VI) को लक्षित करने में मदद मिलती है।

ये निष्कर्ष सूक्ष्म पोषक तत्वों की कुपोषण से निपटने के लिए फिंगर मिलेट की क्षमता को रेखांकित करते हैं। अध्ययन का निष्कर्ष है कि इन उच्च-पोषक जीनोटाइप को प्रजनन कार्यक्रमों में एकीकृत करना, संभावित रूप से पारंपरिक और आणविक दोनों तकनीकों के माध्यम से, खाद्य सुरक्षा और पोषण संबंधी स्वास्थ्य की दोहरी चुनौतियों का समाधान करने वाली किस्मों के विकास को गति दे सकता है। इसके अलावा, भौगोलिक मूल और पोषक तत्व सामग्री के बीच सहसंबंध यह सुझाव देता है कि विशिष्ट पोषक तत्व प्रोफाइल को लक्षित करने के लिए जर्मप्लाज्म संग्रह रणनीतियों को सुधारा जा सकता है। लेखक इस बात पर जोर देते हैं कि हालांकि यह फसल खनिजों, विशेष रूप से कैल्शियम का एक महत्वपूर्ण स्रोत है, भविष्य के प्रयास स्थानीय किस्मों को समृद्ध करने और अनाज पोषक तत्वों से भरपूर मिश्रित आटे (composite flour) प्रौद्योगिकियों में उनके अनुप्रयोग की खोज करने पर केंद्रित होने चाहिए।