Comparative mutagenic effectiveness and efficiency of gamma rays and sodium azide in cowpea (Vigna unguiculata (l.) Walp.)
भारत में 2021-2022 के दौरान किए गए एक अध्ययन ने प्रदर्शित किया कि गामा किरणों और सोडियम एज़ाइड का संयुक्त उपचार, विशेष रूप से 200 Gy + 0.02% SA पर, व्यक्तिगत उत्परिवर्तकों की तुलना में लोबिया (cowpea) में विविध और वांछित आनुवंशिक परिवर्तनशीलता उत्पन्न करने के लिए बेहतर उत्परिवर्तक प्रभावकारिता और दक्षता प्रदान करता है।
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किसानों ने लंबे समय से फसलों को बेहतर बनाने के लिए प्रकृति के धीमे और निरंतर कार्य पर भरोसा किया है, जहाँ वे पौधों के आनुवंशिक कोड में दुर्लभ, लाभकारी परिवर्तनों के प्रकट होने की प्रतीक्षा करते हैं। हालाँकि, लोबिया (cowpea) जैसी फसल के लिए, जो अपने प्रोटीन युक्त बीजों के लिए गर्म और शुष्क क्षेत्रों में उगाई जाने वाली एक कठोर फली है, आनुवंशिक विविधता का प्राकृतिक भंडार काफी सीमित है। चूँकि ये पौधे मुख्य रूप से स्वयं निषेचन (self-fertilize) करते हैं, इसलिए वे अन्य फसलों की तरह अपने पड़ोसियों के साथ अपने जीन का स्वतंत्र रूप से मिश्रण नहीं कर पाते हैं, जिससे प्रजनकों (breeders) के पास नई और बेहतर किस्में बनाने के विकल्प सीमित हो जाते हैं। इस बाधा को दूर करने के लिए, वैज्ञानिक 'उत्परिवर्तन प्रजनन' (mutation breeding) नामक तकनीक का उपयोग करते हैं। इस प्रक्रिया में बीजों को विशिष्ट एजेंटों के संपर्क में लाया जाता है जो जानबूझकर उनके डीएनए में छोटे, यादृच्छिक परिवर्तन उत्पन्न करते हैं। लक्ष्य पौधे को नुकसान पहुँचाना नहीं है, बल्कि नवीनता की एक चिंगारी पैदा करना है, इस उम्मीद में कि कई परिवर्तनों के बीच, कुछ परिवर्तन जल्दी परिपक्वता, मजबूत विकास या बेहतर बीजों जैसे वांछनीय गुणों में बदल जाएंगे। इस काम के लिए दो सामान्य उपकरण गामा किरणें हैं, जो उच्च-ऊर्जा विकिरण का एक रूप है जो बीज के भीतर गहराई तक प्रवेश करता है, और सोडियम एज़ाइड (sodium azide), एक रसायन जो आनुवंशिक कोड में सूक्ष्म, सटीक संपादन करता है।
जयपुर, भारत में आयोजित एक हालिया अध्ययन में, शोधकर्ताओं ने लोबिया पर इन उपकरणों का उपयोग करने का सबसे प्रभावी तरीका खोजने का प्रयास किया। उन्होंने एक लोकप्रिय किस्म RC-101 के साथ काम किया, जो पहले से ही सूखे में जीवित रहने की अपनी क्षमता और जल्दी कटाई के समय के लिए सराही जाती है। टीम ने गामा किरणों और सोडियम एज़ाइड की विभिन्न तीव्रताओं के साथ हजारों बीजों को, दोनों को अलग-अलग और एक साथ, उपचारित किया। उन्होंने विकिरण की 150 से 400 इकाइयों और रासायनिक सांद्रता के 0.01% से 0.06% तक के डोज़ का परीक्षण किया। शोधकर्ता समझते थे कि यहाँ एक नाजुक संतुलन बनाना आवश्यक है: बहुत कम उपचार पर्याप्त परिवर्तन पैदा नहीं कर पाएगा, जबकि बहुत अधिक उपचार या तो बीजों को मार देगा या उन्हें बढ़ने के लिए बहुत कमजोर छोड़ देगा। उन्होंने उपचारित बीजों को बोया और पहली पीढ़ी के बढ़ते समय बारीकी से निगरानी की, यह मापते हुए कि कितने अंकुरित हुए और युवा पौधे कितने स्वस्थ थे। इसके बाद उन्होंने जीवित बचे पौधों से बीज प्राप्त किए और दूसरी पीढ़ी को उगाया, जहाँ आनुवंशिक परिवर्तन दृश्यमान होते हैं। इस दूसरी पीढ़ी में, वैज्ञानिकों ने दो प्रकार के परिवर्तनों की तलाश की: पत्तियों के रंग में बदलाव, जो आनुवंशिक परिवर्तन के आसान संकेतक के रूप में कार्य करते हैं, और पौधे के भौतिक आकार में परिवर्तन, जैसे कि ऊँचाई, पत्ती का आकार और बीज की दिखावट।
परिणामों ने एक स्पष्ट पैटर्न दिखाया: जैसे-जैसे उपचार की तीव्रता बढ़ी, कम बीज अंकुरित हुए और जीवित बचे पौधे कमजोर होते गए। इसने पुष्टि की कि उपचार वास्तव में जैविक तनाव पैदा कर रहे थे। हालाँकि, शोधकर्ताओं ने एक ऐसा "स्वीट स्पॉट" (अनुकूल बिंदु) पहचाना जहाँ क्षति मध्यम थी लेकिन आनुवंशिक परिवर्तन महत्वपूर्ण थे। उन्होंने पाया कि 200 यूनिट गामा किरणों के साथ 0.02% सोडियम एज़ाइड का संयोजन उत्परिवर्तन प्रेरण (mutation induction) और जैविक क्षति के बीच सबसे अच्छा संतुलन प्रदान करता है, जिसके परिणामस्वरूप उच्चतम उत्परिवर्तक प्रभावशीलता और दक्षता प्राप्त हुई। यह विशिष्ट संयोजन सबसे कुशल था, जिसका अर्थ है कि इसने जीवित बचे पौधों की संख्या के मुकाबले नए उत्परिवर्तनों का सबसे अच्छा अनुपात बनाया। जब उन्होंने उत्पन्न परिवर्तनों की विविधता को देखा, तो दोनों उपचारों के संयोजन ने अकेले किसी एक के उपयोग की तुलना में श्रेष्ठता सिद्ध की। दोनों उपचारों (गामा किरणों और रसायन) से उपचारित पौधों ने अधिक विविध नए लक्षण दिखाए, जिनमें विकास की विभिन्न आदतें, पत्ती के आकार और बीज की विशेषताएं शामिल थीं।
हालाँकि 200-यूनिट विकिरण और 0.02% रासायनिक मिश्रण सबसे कुशल था, शोधकर्ताओं ने यह भी पाया कि एक थोड़ा अधिक शक्तिशाली संयोजन—250 यूनिट विकिरण और 0.03% रसायन—ने उच्चतम उत्परिवर्तन आवृत्ति (mutation frequency) और वांछित उत्परिवर्तियों का विस्तृत स्पेक्ट्रम उत्पन्न किया, भले ही इससे पौधों पर थोड़ा अधिक तनाव पड़ा। इस उच्च खुराक ने परिवर्तनों का एक विस्तृत स्पेक्ट्रम बनाया, जिसमें बौने पौधे, झाड़ीदार विकास पैटर्न और गहरे सफेद कोट वाले बीज जैसे वांछनीय प्रकार शामिल थे। अध्ययन ने पुष्टि की कि भौतिक और रासायनिक दोनों एजेंटों का एक साथ उपयोग करने से एक सहक्रियात्मक प्रभाव (synergistic effect) उत्पन्न होता है, जो अकेले किसी भी विधि द्वारा प्राप्त किए जाने वाले परिवर्तन से अधिक आनुवंशिक विविधता पैदा करता है। टीम ने सफलतापूर्वक उत्परिवर्तित पौधों का एक संग्रह प्राप्त किया जो लोबिया की फसलों को बेहतर बनाने के लिए नए आनुवंशिक संसाधन प्रदान करते हैं। ये निष्कर्ष बताते हैं कि विकिरण और रसायनों के मिश्रण को सावधानीपूर्वक ट्यून करके, प्रजनक विश्वसनीय रूप से उन लोबिया की किस्मों को विकसित करने के लिए आवश्यक कच्चा माल तैयार कर सकते हैं जो बदलते जलवायु के प्रति बेहतर अनुकूलित हों और किसानों के लिए अधिक उत्पादक हों।
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