Characterization of virome of Plasmodiophora brassicae in southwest China

हमारे पैरों के नीचे छिपी हुई दुनिया में, जहाँ मिट्टी के कण पौधों की जड़ों से मिलते हैं, अक्सर एक शांत युद्ध चलता रहता है। पत्ता गोभी, मूली और रेपसीड (oilseed rape) जैसी क्रूसीफेरस फसलों के सबसे निरंतर शत्रुओं में से एक प्लाज्मोडायोफोरा ब्रासिका (Plasmodiophora brassicae) नामक एक सूक्ष्म जीव है। यह जीव कोई कवक (fungus) या बैक्टीरिया नहीं है, बल्कि एक प्रोटिस्ट है—एक एकल-कोशिकीय जीवन रूप जो पौधों की जड़ों पर आक्रमण करता है, जिससे वे बड़े, विकृत गाँठों में सूज जाते हैं जिन्हें 'क्लबरूट' (clubroot) कहा जाता है। ये गाँठें पौधे की पानी और पोषक तत्वों को पीने की क्षमता को बाधित करती हैं, जिससे अक्सर पूरी फसल नष्ट हो जाती है। दशकों से, वैज्ञानिक इस बात का अध्ययन कर रहे हैं कि यह जीव पौधों को कैसे संक्रमित करता है और यह अगले सीजन में हमला करने के लिए एक दशक से अधिक समय तक मिट्टी में कैसे जीवित रहता है। हालाँकि, बहुत हाल तक, कोई नहीं जानता था कि क्या यह सूक्ष्म आक्रमणकारी अपने साथ अपने अदृश्य यात्री भी लेकर चलता है। जिस तरह मनुष्य ऐसे वायरस के वाहक हो सकते हैं जो हमारे कोशिकाओं के भीतर रहते हैं और हमें हमेशा पता भी नहीं चलता, यह संभव था कि प्लाज्मोडायोफिया ब्रासिका अपने स्वयं के वायरस के समुदाय को धारण करता हो—छोटे आनुवंशिक परजीवी जो यह प्रभावित कर सकते हैं कि बीमारी कैसे फैलती है या वह कितनी गंभीर होती है।

चीन के सिचुआन और गुइझोऊ प्रांतों के शोधकर्ताओं की एक टीम ने पहली बार इस सूक्ष्म दुनिया के भीतर झाँकने का निर्णय लिया। उन्होंने क्षेत्र के सोलह अलग-अलग स्थानों से बीमार पौधों की जड़ों के नमूने एकत्र किए, जिनमें सिचुआन बेसिन के निचले इलाकों से लेकर ऊँचाई वाले पठार तक शामिल थे। उनका लक्ष्य सरल लेकिन गहरा था: यह देखना कि क्लबरूट रोगजनक (pathogen) के विश्राम बीजाणुओं (resting spores) के भीतर कौन से वायरस, यदि कोई हों, जीवित हैं। एक शक्तिशाली तकनीक का उपयोग करते हुए जो एक ही बार में नमूने में मौजूद हर चीज़ के आनुवंशिक कोड को पढ़ लेती है, उन्होंने वायरल जीवन के संकेतों को खोजने के लिए जैविक सामग्री को छाना। उन्हें जो मिला वह एक आश्चर्यजनक रूप से समृद्ध और विविध समुदाय था। उन्होंने तेईस अलग-अलग परिवारों से संबंधित उन बीस और नौ (29) विभिन्न वायरसों की पहचान की। इनमें विभिन्न रूपों में आरएनए (RNA) से बना आनुवंशिक पदार्थ वाले वायरस और एक डीएनए (DNA) वायरस भी शामिल था।

यह खोज महत्वपूर्ण थी क्योंकि इसने खुलासा किया कि यह रोगजनक केवल एक एकाकी इकाई नहीं बल्कि एक जटिल पारिस्थितिकी तंत्र है। पाए गए उन 29 वायरसों में से, चौदह पूरी तरह से विज्ञान के लिए नए प्रतीत हुए, जो ऐसे आनुवंशिक अनुक्रम दिखाते थे जो पहले से ज्ञात किसी भी वायरस से नब्बे प्रतिशत से कम समान थे। शेष पंद्रह ज्ञात वायरस थे, जिनमें से कई आमतौर पर पत्ता गोभी और सरसों जैसे पौधों को संक्रमित करते हैं। सबसे आम वायरसों में 'क्यूम्बर मॉज़ेक वायरस' (Cucumber mosaic virus) शामिल था, जो प्रत्येक नमूने में पाया गया, और 'टर्निप येलो वायरस' (Turnip yellows virus), जो नब्बे प्रतिशत से अधिक नमूनों में दिखाई दिया। शोधकर्ताओं ने यह भी पाया कि इन वायरसों का वितरण यादृच्छिक (random) नहीं था; कुछ केवल विशिष्ट क्षेत्रों में पाए गए, जिससे यह संकेत मिलता है कि स्थानीय वातावरण या मिट्टी के विशिष्ट इतिहास ने इस बात में भूमिका निभाई कि कौन से वायरस मौजूद थे।

शायद सबसे दिलचस्प निष्कर्ष इन वायरसों और बीमारी की गंभीरता के बीच के संबंध के बारे में था। शोधकर्ताओं ने प्रत्येक खेत में पौधे कितने बीमार थे, इसका मापन किया और इस डेटा की तुलना प्रत्येक वायरस की प्रचुरता से की। उन्होंने एक स्पष्ट संबंध पाया: दो विशिष्ट वायरसों की प्रचुरता—प्लाज्मोडायोफोरा ब्रासिका पार्टिटिविरस 1 और ब्रासिका वायरस 1_नेप (Brassica virus 1_Nap) नामक एक वायरस—जितनी अधिक थी, क्लबरूट रोग की व्यापकता उतनी ही अधिक थी। यह सुझाव देता है कि ये वायरस रोगजनक को अधिक नुकसान पहुँचाने में मदद कर रहे होंगे, या ऐसी स्थितियाँ जो बीमारी को फैलने देती हैं, इन वायरसों को फलने-फूलने में भी मदद करती हैं। हालाँकि, अध्ययन में यह भी पाया गया कि एक नमूने में वायरसों की समग्र विविधता न तो स्थान की ऊँचाई, न अक्षांश और न ही पौधे के बीमार होने के स्तर के आधार पर बदली। यह इंगित करता है कि जबकि विशिष्ट वायरस बीमारी को संचालित कर सकते हैं, वायरल जीवन का सामान्य मिश्रण संभवतः उन कारकों द्वारा निर्धारित होता है जिन्हें शोधकर्ताओं ने मापा नहीं है, जैसे कि रोगजनक आबादी की आनुवंशिक संरचना या मिट्टी की विशिष्ट सूक्ष्म-स्थितियाँ।

यह कार्य पहली बार है जब प्लाज्मोडायोफोरा ब्रासिका के वायरल समुदाय का मानचित्रण किया गया है। इस अध्ययन से पहले, यह विचार कि यह रोगजनक एक 'वायरोम' (virome) को ढोता है, पूरी तरह से अज्ञात था। ये निष्कर्ष क्लबरूट रोग को समझने के एक नए अध्याय को खोलते हैं। अब यह स्पष्ट है कि रोगजनक केवल एक एकल-कोशिकीय आक्रमणकारी नहीं है बल्कि एक जटिल वायरल समुदाय का वाहक है। हालाँकि अध्ययन अभी तक यह सिद्ध नहीं करता है कि ये वायरस रोगजनक या पौधे के साथ कैसे परस्पर क्रिया करते हैं, लेकिन बीमारी की गंभीरता के साथ इनका सहसंबंध एक नया सुराग प्रदान करता है। यह सुझाव देता है कि क्लबरूट का प्रबंधन भविष्य में केवल रोगजनक को ही नहीं, बल्कि इन वायरल यात्रियों को देखने में भी शामिल हो सकता है। फिलहाल, यह शोध इस छिपी हुई दुनिया का एक आधारभूत मानचित्र प्रदान करता है, जो यह दर्शाता है कि मिट्टी के सबसे छोटे कोनों में भी, जीवन इस तरह से आपस में जुड़ा हुआ है जिसे हम अभी बस समझना शुरू ही कर रहे हैं।