Scalable duplex-PCR markers for erucic acid content and seed coat colour in Indian mustard (Brassica juncea)

भारत के खेतों में, भारतीय सरसों के रूप में जानी जाने वाली एक साधारण फसल बड़ी मात्रा में उगती है, जो अनगिनत रसोईयों को ईंधन देने वाले तेल की आपूर्ति करती है। पीढ़ियों से, किसान इस पौधे की ऐसी किस्में उगाते आ रहे हैं जो एक विशिष्ट फैटी एसिड युक्त बीज पैदा करती हैं जिसे इरुसिक एसिड (erucic acid) कहा जाता है। हालांकि इस पदार्थ के अपने उपयोग हैं, लेकिन बड़ी मात्रा में इसका सेवन लोगों के लिए अस्वास्थ्यकर माना जाता है, क्योंकि इसे हृदय संबंधी समस्याओं से जोड़ा गया है। साथ ही, बीज की उपस्थिति भी मायने रखती है; कुछ बीजों का बाहरी आवरण गहरा भूरा होता है, जबकि अन्य हल्के पीले रंग के होते हैं। पीले किस्मों को अक्सर पसंद किया जाता है क्योंकि उनके पतले आवरण तेल की अधिक प्राप्ति में सहायक हो सकते हैं। इन फसलों को सुधारने की कोशिश कर रहे प्रजनकों (breeders) के लिए लक्ष्य ऐसे पौधे तैयार करना है जो बहुत कम इरुसिक एसिड पैदा करें और वांछित पीले बीज आवरण को धारण करें। ऐसा करने के लिए, उन्हें पौधे के आनुवंशिक कोड के भीतर देखना पड़ता है, लेकिन हजारों पौधों के डीएनए की एक-एक करके जांच करना धीमा, महंगा और श्रमसाध्य है।

आचार्य नरेंद्र देव कृषि एवं प्रौद्योगिकी विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं की एक टीम ने, भारत के राष्ट्रीय पादप आनुवंशिक संसाधन ब्यूरो के सहयोगियों के साथ मिलकर, इस समस्या को हल करने का बीड़ा उठाया। उन्होंने दो महत्वपूर्ण लक्षणों को एक साथ जांचने के लिए एक नई, सुव्यवस्थित विधि विकसित की: इरुसिक एसिड का स्तर और बीज आवरण का रंग। प्रत्येक पौधे के लिए दो अलग-अलग परीक्षण चलाने के बजाय, उन्होंने इस प्रक्रिया को एक एकल प्रतिक्रिया में संयोजित कर दिया। यह नई तकनीक, जिसे डुप्लेक्स-पीसीआर (duplex-PCR) परख के रूप में जाना जाता है, एक दोहरे उद्देश्य वाले स्कैनर की तरह कार्य करती है जो एक ही बार में दोनों लक्षणों के लिए आनुवंशिक निर्देशों को पढ़ सकती है। शोधकर्ताओं ने इस विधि का परीक्षण सरसों की तैंतीस विभिन्न किस्मों के संग्रह पर किया, जिनमें बहुत कम इरुसिक एसिड वाली किस्मों से लेकर स्वाभाविक रूप से उच्च स्तर वाली किस्मों तक, और भूरे बीजों से लेकर पीले बीजों तक का विस्तार था।

परिणामों ने दिखाया कि यह संयुक्त दृष्टिकोण उल्लेखनीय रूप से प्रभावी है। जब टीम ने आनुवंशिक परीक्षण परिणामों की तुलना पौधों के वास्तविक भौतिक लक्षणों से की, तो इस विधि ने लगभग चौरानवे प्रतिशत मामलों में इरुसिक एसिड की मात्रा की सही पहचान की। बीज आवरण के रंग के लिए, सटीकता थोड़ी कम थी लेकिन फिर भी लगभग पचासी प्रतिशत पर मजबूत थी। वे कुछ मामले जहाँ आनुवंशिक परीक्षण भौतिक उपस्थिति से मेल नहीं खाया, उन्हें विशिष्ट कारणों के कारण पहचाना गया, जैसे कि ऐसे बीज जो विभिन्न आनुवंशिक प्रकारों का मिश्रण थे या ऐसे नमूने जिन्हें संग्रह के दौरान गलत तरीके से लेबल किया गया था। इन मामलों में, परीक्षण ने छिपी हुई जटिलताओं को प्रकट किया, जैसे कि एक पौधा जो भूरे और पीले दोनों आवरणों के लिए जीन धारण करता है, न कि अपनी कार्यक्षमता में विफलता।

सटीकता के अलावा, नई विधि दक्षता और लागत में एक महत्वपूर्ण लाभ प्रदान करती है। दोनों परीक्षणों को एक साथ चलाकर, शोधकर्ताओं ने एक एकल नमूने के विश्लेषण की कीमत पचास सेंट तक कम कर दी, जिससे पुराने तरीके (दोनों परीक्षण अलग-अलग चलाने) की तुलना में लागत लगभग आधी हो गई। बीजों के बड़े संग्रहों के साथ काम करते समय यह बचत तेजी से जुड़ती है। शोधकर्ताओं ने पुष्टि की कि उनके द्वारा उपयोग किए गए आनुवंशिक मार्कर डीएनए के उन विशिष्ट खंडों को लक्षित करते हैं जो इन लक्षणों के लिए जिम्मेदार हैं, और उन्होंने इन खंडों को अनुक्रमित (sequencing) करके सत्यापित किया ताकि यह सुनिश्चित हो सके कि वे सही आनुवंशिक हस्ताक्षर हैं। हालांकि यह विधि हर एक परिदृश्य के लिए पूर्ण नहीं है, विशेष रूप से जटिल आनुवंशिक मिश्रणों के मामले में, लेकिन यह प्रजनकों के लिए एक शक्तिशाली और किफायती उपकरण प्रदान करती है। यह उन्हें हजारों पौधों की तेजी से स्क्रीनिंग करने की अनुमति देता है ताकि यह सुनिश्चित किया जा सके कि किसानों को वितरित किए जाने वाले बीज वास्तव में शुद्ध हैं, जिनमें वादा किए गए निम्न स्तर के इरुसिक एसिड और पसंदीदा पीले बीज आवरण के गुण मौजूद हैं, जिससे उपभोक्ता तक पहुँचने वाले तेल की गुणवत्ता और पोषण मूल्य सुरक्षित रहता है।