Development and Application of KASP Markers for Cytoplasmic Male Sterility Genes in Polima CMS and Ogura CMS Systems of Brassica napus
इस अध्ययन ने *Brassica napus* में पोलिमा और ओगुरा साइटोप्लाज्मिक मेल स्टेयिलिटी प्रणालियों के लिए चार KASP मार्कर विकसित और मान्य किए हैं, जिससे एक दोहरी-मार्कर रणनीति स्थापित हुई है जो पैतृक रेखा चयन, शुद्धता मूल्यांकन और आइसोप्लाज्मिक रेस्टोरर लाइनों के विकास में सुधार करने के लिए साइटोप्लाज्मिक प्रकारों और परमाणु जीनोटाइप की उच्च-थ्रूपुट, सटीक पहचान को सक्षम बनाती है।
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जहाँ तेलहन सरसों (कैनोला) की विशाल फसलें उगाई जाती हैं, वहाँ किसान और प्रजनक सबसे मजबूत और सबसे उत्पादक फसलें बनाने के लिए एक जैविक युक्ति पर भरोसा करते हैं। इस युक्ति में 'साइटोप्लाज्मिक मेल स्टेिरिटी' (कोशिकाद्रव्यी नर बंध्यता) नामक एक प्रणाली शामिल है। सरल शब्दों में, यह एक प्राकृतिक स्थिति है जहाँ एक पौधा व्यवहार्य पराग (पॉलेन) उत्पन्न करने में असमर्थ होता है, जो प्रभावी रूप से इसे बंध्य (स्टेराइल) बना देता है। प्रजनक इन बंध्य पौधों का उपयोग 'माताओं' के रूप में करते हैं क्योंकि वे स्वयं परागण नहीं कर सकते; उन्हें एक अलग, उर्वर पौधे से पराग प्राप्त करना पड़ता है। यह हाइब्रिड (संकर) बीजों के निर्माण को प्रेरित करता है, जो अक्सर अपने माता-पिता की तुलना में अधिक ऊंचे बढ़ते हैं, अधिक तेल देते हैं और रोगों के प्रति बेहतर प्रतिरोधक क्षमता रखते हैं। इसे सफल बनाने के लिए, वैज्ञानिक तीन अलग-अलग प्रकार के पौधों को बनाए रखते हैं: बंध्य माता, एक लगभग समान दिखने वाला भाई जो बंध्य वंश को जीवित रखने के लिए पराग उत्पन्न कर सकता है, और एक तीसरा पौधा जो हाइब्रिड संतान में उर्वरता को बहाल कर सकता है। दशकों से, यह पहचानना कि कौन से पौधे किस समूह के हैं, एक धीमी और श्रमसाध्य प्रक्रिया रही है। किसानों को पौधों के फूल आने तक इंतजार करना पड़ता था, जो अक्सर बुवाई के कई महीनों बाद होता है, ताकि वे फूलों का निरीक्षण कर सकें और देख सकें कि क्या वे पराग उत्पन्न कर रहे हैं। यह विधि न केवल समय लेने वाली है, बल्कि त्रुटिपूर्ण भी है, क्योंकि मौसम और अन्य पर्यावरणीय कारक कभी-कभी पौधे की वास्तविक प्रकृति को छिपा सकते हैं।
हुनान एकेडमी ऑफ एग्रीकल्चरल साइंसेज के शोधकर्ताओं की एक टीम ने इस समस्या को हल करने का एक तरीका विकसित किया है, जो पौधे के खिलने से बहुत पहले ही उसके आनुवंशिक कोड को देखकर काम करता है। उन्होंने रेपसीड (सरसों) की खेती में उपयोग की जाने वाली दो विशिष्ट प्रणालियों पर ध्यान केंद्रित किया, जिन्हें 'पोलिमा' (Polima) और 'ओगुरा' (Ogura) के रूप में जाना जाता है, जो इन बंध्य पौधों को बनाने के सबसे सामान्य तरीके हैं। वैज्ञानिकों ने एक नई, उच्च-गति वाली आनुवंशिक परीक्षण पद्धति बनाई जो तुरंत एक बंध्य पौधे, एक उर्वर पौधे और बंध्यता को संचालित करने वाली विशिष्ट आनुवंशिक मशीनरी के बीच अंतर बता सकती है। पौधे के डीएनए में सूक्ष्म विविधताओं का विश्लेषण करके, उन्होंने एक ऐसा उपकरण बनाया है जो बीजों के लिए एक सटीक 'आईडी कार्ड' की तरह कार्य करता है। यह उपकरण प्रजनकों को केवल यह ही नहीं बताता कि एक पौधा बंध्य है या उर्वर; बल्कि यह उस सटीक संयोजन को भी प्रकट करता है जो जीन और कोशिकीय इतिहास वह पौधा अपने साथ लेकर चलता है। यह उन्हें बीज उत्पादन में होने वाली गलतियों को तुरंत पकड़ने की अनुमति देता है, जैसे कि जब एक उर्वर पौधा गलती से बंध्य पौधों के बैच में मिल जाता है, या जब एक हाइब्रिड बीज गलत प्रकार के पराग से दूषित हो जाता है।
शोधकर्ताओं ने माइटोकॉन्ड्रिया (कोशिका के ऊर्जा-उत्पादक भाग) के अनुक्रमों का अध्ययन करके शुरुआत की, जो इन विशिष्ट प्रणालियों में नर बंध्यता के निर्देश ले जाते हैं। उन्होंने डीएनए के चार विशिष्ट स्थानों की पहचान की जहाँ बंध्य पौधे उर्वर पौधों से भिन्न होते हैं। इन अंतरों का उपयोग करते हुए, उन्होंने आनुवंशिक मार्करों का एक सेट तैयार किया जो एक विशेष स्कैनर की तरह कार्य करते हैं। जब पत्ते से डीएनए का एक नमूना परीक्षण किया जाता है, तो स्कैनर एक विशिष्ट पैटर्न में चमकता है जो पौधे की पहचान प्रकट करता है। यह सिद्ध करने के लिए कि यह काम करता है, टीम ने ज्ञात पृष्ठभूमि वाले 101 विभिन्न रेपसीड किस्मों का परीक्षण किया। इसने पूर्ण सटीकता के साथ पोलिमा प्रकार, ओगुरा प्रकार और मानक उर्वर प्रकारों के बीच अंतर करते हुए प्रत्येक का सही ढंग से वर्गीकरण किया। पुराने तरीकों के विपरीत, जिनमें फूलों के खिलने का इंतजार करना पड़ता था, यह आनुवंशिक परीक्षण बीज बोने के कुछ ही हफ्तों बाद युवा पत्तियों पर काम करता है।
इस नई प्रणाली की असली शक्ति एक साथ दो चीजों को देखने की क्षमता में निहित है: कोशिका के भीतर साइटोप्लाज्म (कोशिकाद्रव्य) का प्रकार और उर्वरता को नियंत्रित करने वाले परमाणु जीन (न्यूक्लियर जींस) की स्थिति। एक मानक प्रजनन कार्यक्रम में, एक बंध्य रेखा अनजाने में एक उर्वर पौधे से दूषित हो सकती है, या एक 'रिस्टोरर लाइन' (उर्वरता बहाल करने वाली रेखा) गलत साइटोप्लाजम ग्रहण कर सकती है। पहले, यह समझना कठिन था कि यह संदूषण ठीक कैसे हुआ। नए 'ड्यूल-मार्कर' (दोहरे मार्कर) सिस्टम के साथ, शोधकर्ता अब एक ही प्रतिक्रिया में पूर्ण आनुवंशिक चित्र देख सकते हैं। उदाहरण के लिए, यदि बंध्य बीजों के एक बैच में कुछ पौधे आनुवंशिक रूप से उर्वर हैं, तो परीक्षण यह बता सकता है कि वे उर्वर पौधे खेत में उगने वाले किसी भटकते बीज से आए थे या बीज मिश्रण की प्रक्रिया में हुई गलती से। शोधकर्ताओं ने विभिन्न बीज बैचों, जिनमें बंध्य रेखाएं, रिस्टोरर रेखाएं और अंतिम हाइब्रिड बीज शामिल थे, की शुद्धता की जांच करने के लिए इस पद्धति को लागू किया। हर मामले में, आनुवंशिक परिणाम क्षेत्र के अवलोकनों से पूरी तरह मेल खाते थे, लेकिन आनुवंशिक परीक्षण ने किसी भी अशुद्धि के अस्तित्व के लिए एक विस्तृत स्पष्टीकरण प्रदान किया, जिससे किसानों को अपनी प्रक्रिया के उस विशिष्ट चरण को ठीक करने में मदद मिली जहाँ त्रुटि हुई थी।
त्रुटियों की जांच करने के अलावा, यह तकनीक नई प्रजनन रेखाओं के निर्माण की गति को नाटकीय रूप से बढ़ा देती है। पारंपरिक रूप से, एक ऐसे पौधे को खोजने में जो सही बंध्य साइटोप्लाज्म रखता हो और जिसमें हाइब्रिड में उर्वरता बहाल करने वाले जीन भी हों, कई पीढ़ियों के फूल आने तक प्रतीक्षा और क्रॉस-ब्रीडिंग में कई साल लग जाते हैं। शोधकर्ताओं ने अपनी नई मार्कर पद्धति का उपयोग 187 विभिन्न प्रजनन रेखाओं की स्क्रीनिंग के लिए किया। युवा पौधों के डीएनए की जांच करके, वे तुरंत 24 ऐसी रेखाओं की पहचान करने में सक्षम रहे जिनमें गुणों का सही संयोजन था। इन पौधों की पुष्टि की गई कि वे पूरी तरह से उर्वर हैं और हाइब्रिड में उर्वरता बहाल करने में सक्षम हैं, जो एक ऐसा परिणाम था जिसे पारंपरिक क्षेत्र विधियों का उपयोग करके सत्यापित करने में कई साल लग जाते। यह दृष्टिकोण प्रजनकों को फूलों के इंतजार की लंबी अवधि को छोड़ने और सीधे अंकुर (सीडलिंग) के आनुवंशिक ब्लूप्रिंट के आधार पर निर्णय लेने की अनुमति देता है।
यह कार्य प्रदर्शित करता है कि आणविक उपकरण पारंपरिक कृषि की धीमी, दृश्य अनुमान पद्धति को सटीक और तत्काल डेटा से बदल सकते हैं। कोशिकीय मशीनरी के लिए मार्कर और परमाणु जीन के लिए मार्कर को जोड़कर, शोधकर्ताओं ने एक ऐसी प्रणाली बनाई है जो कुशल और गहराई से सूचनात्मक है। यह केवल प्रजनकों को यह नहीं बताती कि एक पौधा क्या है; बल्कि यह उन्हें बताती है कि वह ऐसा क्यों है और वह वहां तक कैसे पहुँचा। स्पष्टता का यह स्तर सुनिश्चित करता है कि किसानों को बेचे जाने वाले बीज शुद्ध हैं, हाइब्रिड मजबूत हैं, और प्रजनन प्रक्रिया पहले की तुलना में अधिक गति और सटीकता के साथ आगे बढ़ती है। इसका परिणाम तेलहन सरसों की एक अधिक विश्वसनीय आपूर्ति है, जो एक ऐसी पद्धति द्वारा सुरक्षित है जो डीएनए की अदृश्य भाषा को खेती के भविष्य के लिए एक स्पष्ट मार्गदर्शक में बदल देती है।
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