Genome to Phenotype Precision Breeding in Wheat through a Quantitative Systematic Review of 184 Studies on Molecular Technologies for Climate Resilience

गेहूं वैश्विक खाद्य आपूर्ति की रीढ़ है, जो हर दिन अरबों लोगों का पेट भरता है। दशकों तक, किसान और वैज्ञानिक फसलों की पैदावार बढ़ाने के लिए 'हरित क्रांति' नामक पद्धति पर निर्भर रहे। इस दृष्टिकोण में छोटे, मजबूत गेहूं के पौधों को विकसित किया गया था ताकि वे हवा में गिरे बिना अधिक अनाज धारण कर सकें। हालांकि यह रणनीति अतीत में बहुत कारगर रही, लेकिन अब यह अपनी सीमा तक पहुँच गई है। पारंपरिक प्रजनन से होने वाले लाभ धीमे पड़ रहे हैं, और दुनिया की सर्वोत्तम गेहूं की फसलों की आनुवंशिक विविधता खतरनाक रूप से कम हो गई है। साथ ही, जलवायु बदल रही है। बढ़ता तापमान, अनिश्चित वर्षा और नई बीमारियाँ दशकों की प्रगति को मिटाने की धमकी दे रही हैं। खाद्य भविष्य को सुरक्षित करने के लिए, वैज्ञानिकों को गेहूं के पौधे को बहुत गहरे स्तर पर समझने की आवश्यकता है, न कि केवल इस बात पर कि वह कैसा दिखता है, बल्कि इसके भीतर मौजूद उन विशिष्ट निर्देशों को भी समझना है जो इसकी वृद्धि और उत्तरजीविता को नियंत्रित करते हैं।

वैज्ञानिक अनुसंधान की एक नई समीक्षा सूचनाओं के एक विशाल भंडार को एक साथ लाती है, जो यह दर्शाती है कि कैसे आधुनिक तकनीक गेहूं की खेती के नियमों को फिर से लिख रही है। लेखक, एरिक एफ. क्रिस्टोफर ने 2013 और 2026 के बीच प्रकाशित 184 विभिन्न अध्ययनों का विश्लेषण किया। ये अध्ययन उन्नत उपकरणों की एक विस्तृत श्रृंखला को कवर करते हैं, जिसमें गेहूं के संपूर्ण आनुवंशिक कोड को पढ़ना से लेकर यह अनुमान लगाने के लिए कृत्रिम बुद्धिमत्ता (AI) का उपयोग करना शामिल है कि एक पौधा हीटवेव (लू) का सामना कैसे करेगा। इस कार्य का लक्ष्य अनुमान और 'ट्रायल-एंड-एरर' (परीक्षण और त्रुटि) से आगे बढ़ना है। इसके बजाय, यह समीक्षा तर्क देती है कि अब हम सटीकता के साथ गेहूं की किस्में डिजाइन कर सकते हैं, जिसमें अपने जंगली पूर्वजों के सर्वोत्तम गुणों को आधुनिक फसलों की उच्च पैदावार के साथ जोड़कर ऐसे पौधे बनाए जा सकें जो बदलती दुनिया का सामना कर सकें।

इस नए दृष्टिकोण की नींव गेहूं के जीनोम का एक पूर्ण मानचित्र है। लंबे समय तक, वैज्ञानिकों के पास गेहूं के पौधे का केवल एक एकल, बुनियादी ब्लूप्रिंट था, जो एक शहर को दूर से देखने जैसा था जहाँ केवल मुख्य सड़कें दिखाई देती हैं। हालिया सफलताओं ने बहुत अधिक विस्तृत दृश्य प्रदान किया है। शोधकर्ताओं ने अब कई अलग-अलग प्रकार के गेहूं के लिए पूर्ण आनुवंशिक कोड को संकलित किया है, जिसमें वे जंगली संबंधी भी शामिल हैं जिन्हें कभी खेती के लिए उपयोग नहीं किया गया। इन विभिन्न संस्करणों की तुलना करके, उन्होंने एक "पैन-जीनोम" बनाया है, जो इस प्रजाति के भीतर पाए जाने वाले सभी आनुवंशिक विविधताओं का एक संग्रह है। यह मानचित्र प्रकट करता है कि गेहूं के पौधों में पहले की तुलना में कहीं अधिक आनुवंशिक विविधता होती है, जिसमें कई ऐसे जीन शामिल हैं जो कुछ पौधों में मौजूद हैं लेकिन दूसरों में गायब हैं। ये गायब हिस्से अक्सर सूखा सहने की क्षमता या 'रस्ट' (एक सामान्य कवक रोग) के प्रति प्रतिरोध जैसे गुणों की कुंजी होते हैं।

इस विस्तृत मानचित्र के हाथ में होने के साथ, वैज्ञानिक महत्वपूर्ण गुणों के लिए जिम्मेदार विशिष्ट जीनों को खोजने और उनकी नकल करने में सक्षम हुए हैं। उन्होंने उन सटीक आनुवंशिक स्विचों की पहचान की है जो यह नियंत्रित करते हैं कि एक पौधा कितना लंबा बढ़ता है, उसके दाने कितने बड़े होते हैं, और वह कीटों से कितनी अच्छी तरह लड़ता है। उदाहरण के लिए, उन्होंने एक जीन में प्राकृतिक भिन्नता पाई है जो पौधे को अनाज पैदा करने की क्षमता को नुकसान पहुँचाए बिना उसे छोटा और अधिक सघन बनाता है, जिससे एक ऐसी समस्या हल हुई जिसे पुराने प्रजनन तरीके ठीक नहीं कर सके थे। उन्होंने उन जीनों का भी पता लगाया है जो पौधे को अनाज में पोषक तत्व स्थानांतरित करने में मदद करते हैं, जिससे यह अधिक पौष्टिक बनता है, और वे जीन जो इसे स्टेम रस्ट और पाउडरी मिल्ड्यू जैसी बीमारियों से बचाते हैं। इनमें से कुछ सहायक जीन जंगली रिश्तेदारों, जैसे कि 'वाइल्ड एम्मर व्हीट' से आते हैं, जिसमें बीमारी के खिलाफ शक्तिशाली रक्षा तंत्र है जिसे आधुनिक गेहूं ने खेती के हजारों वर्षों में खो दिया है।

सही जीन खोजना केवल पहला कदम है; चुनौती उन्हें नई फसलों में तेजी से शामिल करने की है। पारंपरिक प्रजनन में कई साल लग जाते हैं क्योंकि किसानों को पौधों के बढ़ने, फूलने और बीज पैदा करने के लिए कई पीढ़ियों तक इंतजार करना पड़ता है। नई तकनीकें इस समय सीमा को नाटकीय रूप रूप से कम कर रही हैं। एक विधि में गेहूं को मक्का के साथ क्रॉस कराना शामिल है ताकि 'हैप्लोइड भ्रूण' (haploid embryos) के निर्माण को प्रेरित किया जा सके, जिन्हें फिर उनके गुणसूत्रों को दोगुना करने के लिए उपचारित किया जाता है और केवल एक पीढ़ी में पूरी तरह से परिपक्व, आनुवंशिक रूप से समान पौधे तैयार किए जाते हैं, जबकि पहले इसमें छह से आठ साल लगते थे। एक अन्य तकनीक विशेष प्रकाश और तापमान नियंत्रण का उपयोग करती है ताकि पौधे के जीवन चक्र को तेज किया जा सके, जिससे वैज्ञानिक एक ही वर्ष में गेहूं की छह पीढ़ियों तक उगा सकते हैं। जब इन तेज़-प्रजनन विधियों को पौधे के डीएनए का जल्दी परीक्षण करने की क्षमता के साथ जोड़ा जाता है, तो ब्रीडर्स सबसे अच्छे उम्मीदवारों का चयन कर सकते हैं और बाकी को बहुत अधिक तेज़ी से खारिज कर सकते हैं।

यह सुनिश्चित करने के लिए कि वे सही पौधों का चुनाव कर रहे हैं, वैज्ञानिक उन्नत कैमरों और कंप्यूटरों का भी उपयोग कर रहे हैं। अनाज गिनने या बीमारी की जांच करने के लिए खेतों में टहलने के बजाय, शोधकर्ता अब फसलों के ऊपर ड्रोन उड़ाकर उच्च-रिज़ॉल्यूशन वाली हजारों तस्वीरें लेते हैं। ये चित्र उन विवरणों को भी पकड़ लेते हैं जो मानवीय आंखों के लिए अदृश्य हैं, जैसे कि पत्तियां कितना पानी खो रही हैं या कैनोपी (छत्र) कितना गर्म है। कंप्यूटर इन छवियों का विश्लेषण 'मशीन लर्निंग' का उपयोग करके करते हैं, जो कृत्रिम बुद्धिमत्ता का एक प्रकार है जो पैटर्न को पहचान सकता है और भविष्य में एक पौधे के प्रदर्शन की भविष्यवाणी कर सकता है। ये कंप्यूटर मॉडल इतने सटीक होते जा रहे हैं कि वे पारंपरिक तरीकों की तुलना में फसल की सफलता की बेहतर भविष्यवाणी कर सकते हैं, विशेष रूप से गर्मी के तनाव या सूखे जैसी जटिल चुनौतियों से निपटने के मामले में।

इन अविश्वसनीय प्रगति के बावजूद, समीक्षा इस बात पर प्रकाश डालती है कि हम अभी वहां नहीं पहुंचे हैं। सबसे बड़ी कमी गर्मी को संभालने की हमारी क्षमता में है। जबकि वैज्ञानिकों ने बीमारियों से बचाने वाले कई जीन खोजे हैं, उन्होंने बहुत कम ऐसे जीन खोजे हैं जो अत्यधिक गर्मी में जीवित रहने में मदद करते हैं, भले ही जलवायु मॉडल भविष्यवाणी करते हैं कि सदी के अंत तक गर्मी गेहूं की पैदावार के लिए सबसे बड़ा खतरा बन जाएगी। समीक्षा नोट करती है कि क्लोन किए गए, कारण-सत्यापित (causally validated) ताप-सहनशील जीन, रोग-प्रतिरोध और अनाज-गुणवत्ता वाले जीनों की तुलना में काफी कम संख्या में हैं, जो एक महत्वपूर्ण ज्ञान अंतराल का प्रतिनिधित्व करते हैं। इसके अलावा, गेहूं के जंगली संबंधी जो इन गायब जीनों को धारण करते हैं, अभी भी कम उपयोग किए जा रहे हैं। जंगली पौधों के साथ प्रजनन करना कठिन है क्योंकि वे अक्सर अवांछित लक्षण भी लेकर आते हैं, और उनके द्वारा प्रदान किया जाने वाला प्रतिरोध कभी-कभी विकसित होते कीटों द्वारा पराजित किया जा सकता है। समीक्षा का सुझाव है कि गेहूं की खेती का भविष्य एक एकीकृत दृष्टिकोण पर निर्भर है। इसका अर्थ है विस्तृत आनुवंशिक मानचित्रों, तेज़-प्रजनन तकनीकों और कृत्रिम बुद्धिमत्ता उपकरणों को एक एकल प्रणाली में संयोजित करना। ऐसा करके, वैज्ञानिक नए गेहूं की किस्मों को तर्कसंगत रूप से डिजाइन कर सकते हैं जो न केवल उच्च उपज देने वाली हों, बल्कि एक गर्म और अनिश्चित भविष्य में दुनिया का पेट भरने के लिए पर्याप्त लचीली भी हों।