Mining a tomato core collection for resistance to TSWV, ToMV and Fusarium oxysporum f. sp. lycopersici
इस अध्ययन ने TSWV, ToMV और FOL के प्रति प्रतिरोध के लिए एक टमाटर कोर संग्रह की स्क्रीनिंग की, जिससे फेनोटाइपिक और आणविक विश्लेषणों के माध्यम से बहु-रोगजनक प्रतिरोधी एक्सेसियन्स और नवीन जेनेटिक लोकी की पहचान की गई ताकि टिकाऊ, लचीली टमाटर की किस्मों के विकास में सहायता मिल सके।
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टमाटर दुनिया के सबसे प्रिय खाद्य पदार्थों में से एक हैं, जिन्हें लगभग हर देश में उगाया जाता है और महासागरों के पार व्यापार किया जाता है। फिर भी, अपनी पाक संबंधी महत्ता के बावजूद, ये पौधे निरंतर घेराबंदी का सामना कर रहे हैं। वे तीन निरंतर शत्रुओं का सामना करते हैं जो पूरी फसल को नष्ट कर सकते हैं: वायरस जो पत्तियों को मोज़ेक पैटर्न में बदल देते हैं या उन्हें नेक्रोटिक धब्बों के साथ कांस्य जैसा बना देते हैं, और एक मिट्टी से उत्पन्न होने वाला कवक (फंगस) जो जड़ों का दम घोंट देता है और पौधे को जमीन से ऊपर तक सुखा देता है। किसान लंबे समय से इन आक्रमणकारियों से लड़ने के लिए विशिष्ट आनुवंशिक ढाल, जिन्हें प्रतिरोध जीन (रेसिस्टेंस जीन्स) कहा जाता है, के साथ टमाटरों को विकसित करने पर भरोसा करते आए हैं। हालांकि, ये रोगजनक चतुर और तेजी से विकसित होने वाले होते हैं; वे अक्सर एक एकल आनुवंशिक बाधा को तोड़ने के लिए उत्परिवर्तित (म्यूटेट) हो जाते हैं, जिससे फसल फिर से असुरक्षित हो जाती है। आगे रहने के लिए, पादप वैज्ञानिकों को मानक वाणिज्यिक किस्मों से परे देखना होगा और टमाटर के स्वयं के विशाल, विविध इतिहास में गहराई तक उतरना होगा। उन्हें पुराने लैंडरेस (landraces), विस्मृत किस्मों और ब्रीडिंग लाइनों में प्रतिरोध के दुर्लभ, छिपे हुए स्रोतों को खोजना होगा जो टिकाऊ सुरक्षा की कुंजी हो सकते हैं।
एक हालिया अध्ययन में, शोधकर्ताओं ने 204 संवर्धित टमाटर प्रजातियों के एक क्यूरेटेड संग्रह के भीतर इस छिपी हुई क्षमता का पता लगाने का प्रयास किया। ये एंडीज के जंगली रिश्तेदार नहीं थे, बल्कि पारंपरिक स्पेनिश और इतालवी लैंडरेस, अप्रचलित वाणिज्यिक किस्मों और आधुनिक ब्रीडिंग लाइनों का मिश्रण थे। टीम ने इन पौधों को एक कठोर परीक्षण के अधीन किया, उन्हें ऊपर बताए गए तीन प्रमुख खतरों के संपर्क में लाया: टोमेटो स्पॉटेड विल्ट वायरस, टोमेटो मोज़ेक वायरस और फ्यूसेरियम विल्ट फंगस। लक्ष्य सरल लेकिन महत्वपूर्ण था: यह देखना कि इनमें से विविध पौधों में से कौन जीवित रह सकता है और गंभीर लक्षण दिखाए बिना जीवित रह सकता है, और उनके जीवित रहने के पीछे के आनुवंशिक तंत्र को समझना।
स्क्रीनिंग के परिणाम स्पष्ट थे। अधिकांश टमाटर बीमारियों का शिकार हो गए, जिससे खतरे की गंभीरता की पुष्टि हुई। संग्रह के केवल एक छोटे से अंश ने वास्तव में प्रतिरोध सिद्ध किया। विशेष रूप से, केवल 15 प्रजातियां (accessions), या लगभग 7.35 प्रतिशत, टोमेटो स्पॉटेड विल्ट वायरस के प्रति प्रतिरोधी पाई गईं। एक और छोटा समूह, केवल 7 प्रजातियां (3.40 प्रतिशत), टोमेटो मोज़ेक वायरस का प्रतिरोध कर पाईं। कवक जनित विल्ट के लिए, 10 प्रजातियों (4.90 प्रतिशत) ने प्रतिरोध दिखाया। इन कम संख्याओं के बावजूद, कुछ ही प्रतिरोधी पौधों की खोज महत्वपूर्ण है क्योंकि वे ऐसे पृष्ठभूमि से आते हैं जो पहले से ही खेती के अनुकूल हैं, जिससे उन्हें जंगली प्रजातियों की तुलना में ब्रीडिंग प्रोग्राम में उपयोग करना बहुत आसान हो जाता है।
यह समझने के लिए कि ये पौधे कैसे जीवित रहे, शोधकर्ताओं ने उनके डीएनए की जांच की। उन्होंने ज्ञात "प्रतिरोध जीनों" की उपस्थिति की जांच की जिन्हें वैज्ञानिकों ने अतीत में पहचाना था। टोमेटो स्पॉटेड विल्ट वायरस के लिए, उन्होंने पाया कि अधिकांश प्रतिरोधी पौधों में Sw-5b नामक एक विशिष्ट जीन था। इसी तरह, टोमेटो मोज़ेक वायरस के लिए, अधिकांश मामलों में प्रतिरोध का कारण Tm-2² जीन की उपस्थिति थी। इन निष्कर्षों ने पुष्टि की कि ज्ञात आनुवंशिक ढाल वास्तव में इस संग्रह में काम कर रही थीं। हालांकि, कहानी यहीं समाप्त नहीं हुई। शोधकर्ताओं ने कई ऐसे प्रतिरोधी पौधे खोजे जिनमें ये ज्ञात जीन नहीं थे। उदाहरण के लिए, "प्लैटेंस" (Platense) नामक एक पारंपरिक किस्म ने अपेक्षित आनुवंशिक मार्कर के बिना वायरस का प्रतिरोध किया, जो यह सुझाव देता है कि इसमें संक्रमण से लड़ने का एक अलग, शायद अधिक सूक्ष्म तरीका है।
शोध ने जीनोम-वाइड एसोसिएशन स्टडी (genome-wide association study) नामक तकनीक का उपयोग करके गहराई से जांच की। यह विधि पौधों के संपूर्ण आनुवंशिक कोड को स्कैन करती है ताकि नए क्षेत्रों का पता लगाया जा सके जो प्रतिरोध से जुड़े हो सकते हैं, उन पैटर्न की तलाश करती है जिन्हें केवल ज्ञात जीन नहीं समझा सकते। अध्ययन में वायरस के लिए क्रोमोसोम 9 और 12 पर, और कवक के लिए क्रोमोसोम 11 पर मजबूत संकेत मिले। इन संकेतों ने जीनोम के नए क्षेत्रों की ओर इशारा किया जहाँ संभवतः अतिरिक्त प्रतिरोध कारक मौजूद हैं। कवक जनित विल्ट के लिए, स्थिति विशेष रूप से दिलचस्प थी। कोई भी प्रतिरोधी पौधा इस विशिष्ट कवक की नस्ल से लड़ने के लिए उपयोग किए जाने वाले सबसे सामान्य जीन को धारण नहीं करता था, और आनुवंशिक स्कैन ने किसी एक स्पष्ट कारण की ओर इशारा नहीं किया। यह सुझाव देता है कि इन पौधों में प्रतिरोध एक जटिल, मात्रात्मक गुण (quantitative trait) हो सकता है, जिसमें एक एकल शक्तिशाली ढाल के बजाय कई छोटे आनुवंशिक प्रभाव मिलकर काम करते हैं।
शायद सबसे मूल्यवान खोज यह थी कि कुछ प्रतिरोधी पौधे "बहु-कार्यकर्ता" (multitaskers) थे। तीन विशिष्ट प्रजातियों को तीनों रोगजनकों के प्रति एक साथ प्रतिरोधी पाया गया। इनमें से एक, एक ब्रीडिंग लाइन, कई ज्ञात प्रतिरोध जीनों को धारण करती थी, जबकि अन्य अपेक्षित आनुवंशिक मार्करों के बिना प्रतिरोध प्रदर्शित करती थीं। गुणों का यह संयोजन ब्रीडर्स के लिए एक खजाना है। इसका अर्थ है कि वे इन प्रतिरोधों को एक साथ जोड़कर ऐसी नई टमाटर किस्में बना सकते हैं जो एक साथ कई बीमारियों के विरुद्ध मजबूत हों।
अध्ययन निष्कर्ष निकालता है कि हालांकि संवर्धित संग्रहों में प्रतिरोधी टमाटर दुर्लभ हैं, फिर भी वे मौजूद हैं और अक्सर पारंपरिक लैंडरेस और ब्रीडिंग लाइनों के भीतर छिपे रहते हैं। अनुसंधान पुष्टि करता है कि जबकि ज्ञात जीन जैसे Sw-5b और Tm-2² प्राथमिक रक्षक हैं, वे पूरी कहानी नहीं हैं। अन्य, कम समझ में आने वाले आनुवंशिक तंत्र भी सक्रिय हैं जो सुरक्षा प्रदान करते हैं जब मुख्य रक्षा प्रणाली विफल हो जाती है। इन दुर्लभ, लचीले पौधों और उनके द्वारा ले जाए जाने वाले अद्वितीय आनुवंशिक उपकरणों की पहचान करके, वैज्ञानिकों ने भविष्य की टमाटर किस्मों को विकसित करने के लिए एक रोडमैप प्रदान किया है जो बीमारी के विकसित होते दबावों का सामना कर सकें, जिससे यह वैश्विक मुख्य आहार उत्पादक और सुरक्षित बना रहे।
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