Germplasm characterization and genetic structure of Ukrainian sweet cherry (Prunus avium L.) assessed by microsatellite and S-locus markers

दक्षिणी यूक्रेन के बागों में, सदियों से मीठी चेरी के पेड़ों की खेती की जा रही है, जो ऐसा फल पैदा करते हैं जो एक स्थानीय मुख्य आहार और राष्ट्रीय गौरव का स्रोत दोनों है। ये पेड़ बीज से उगने वाले जंगली पौधे नहीं हैं; वे सावधानीपूर्वक विकसित किस्में, या कल्टिवर (cultivars) हैं, जिन्हें मिठास, आकार और पकने के समय जैसे विशिष्ट गुणों के लिए पीढ़ियों से चुना गया है। चूंकि बीज से उगा हुआ चेरी का पेड़ अपने मूल पेड़ जैसा फल नहीं देता है, इसलिए किसान एक विशिष्ट पेड़ से कटिंग लेकर उन्हें रूटस्टॉक (rootstock) पर ग्राफ्ट करके इन किस्मों को संरक्षित करते हैं। यह प्रक्रिया एक जेनेटिक क्लोन बनाती है, जिससे नया पेड़ मूल का एक सटीक प्रतिरूप बन जाता है। हालांकि, समय के साथ नाम आपस में मिल जाते हैं। हो सकता है कि नर्सरी में एक पेड़ को गलत लेबल दिया गया हो, या गलती से एक ही नाम दो अलग-अलग पेड़ों पर लगा दिया गया हो। जब ऐसा होता है, तो फल का इतिहास खो जाता है, और संग्रह की आनुवंशिक पहचान एक पहेली बन जाती है। इन पेड़ों को संरक्षित करने के काम करने वाले वैज्ञानिकों के लिए, यह जानना कि कौन सा पेड़ वास्तव में कौन सा है, केवल रिकॉर्ड रखने का मामला नहीं है; यह नई किस्में विकसित करने और यह सुनिश्चित करने के लिए आवश्यक है कि सही पेड़ों को एक-दूसरे को परागित (pollinate) करने के लिए लगाया जाए।

एक शोधकर्ता ने हाल ही में यूक्रेन के मीठी चेरी संग्रहों पर ध्यान केंद्रित किया, जो फल प्रजनन के लंबे और महत्वपूर्ण इतिहास वाला क्षेत्र है। उन्होंने ९४ अलग-अलग चेरी एक्सेसियन्स (accessions) की वास्तविक पहचान सत्यापित करने का लक्ष्य रखा, जो जीन बैंक में रखे गए व्यक्तिगत पेड़ या पेड़ों के समूह हैं। वैज्ञानिक ने इन पेड़ों के रहस्य को सुलझाने के लिए दो मुख्य उपकरणों का उपयोग किया। सबसे पहले, उन्होंने माइक्रोसैटेलाइट्स (microsatellites) नामक मार्करों का उपयोग करके पेड़ों के डीएनए की जांच की, जो प्रत्येक व्यक्ति के लिए एक अद्वितीय आनुवंशिक फिंगरप्रिंट की तरह कार्य करते हैं। दूसरा, उन्होंने एस-लोकस (S-locus) की जांच की, जो जीनोम का एक विशिष्ट हिस्सा है जो यह निर्धारित करता है कि क्या एक पेड़ दूसरे पेड़ से पराग स्वीकार कर सकता है। मीठी चेरी में, एक पेड़ उसी एस-लोकस प्रकार के किसी अन्य पेड़ या स्वयं को निषेचित नहीं कर सकता है, इसलिए इस आनुवंशिक कोड को जानना बाग प्रबंधन के लिए अत्यंत महत्वपूर्ण है। यूक्रेनी पेड़ों के डीएनए की तुलना एक मानकीकृत यूरोपीय डेटाबेस से करके, शोधकर्ता का उद्देश्य नामों, वंश और आनुवंशिक संबंधों के संबंध में दशकों की उलझन को दूर करना था।

जांच से पता चला कि इन पेड़ों पर लगे लेबल अक्सर अविश्वसनीय थे। जब शोधकर्ता ने उन पेड़ों के आनुवंशिक फिंगरप्रिंट की तुलना की जिनके नाम समान थे, तो उन्होंने पाया कि वास्तव में पांच अलग-अलग नाम पेड़ों के उन जोड़ों को संदर्भित करते थे जो एक समान नहीं थे। कुछ मामलों में, एक ही नाम वाले दो पेड़ पूरी तरह से अलग किस्में थे, जो अनिवार्य रूप से होमोनिम्स (homonyms) थे जो समय के साथ भ्रमित हो गए थे। अन्य उदाहरणों में, अलग-अलग नामों वाले पेड़ एक-दूसरे के जेनेटिक क्लोन निकले, जिसका अर्थ है कि वे एक ही किस्म थे जो दो अलग-अलग लेबल के तहत बढ़ रहे थे। अध्ययन में यह भी पता चला कि कुछ पेड़ गलत लेबल वाले प्रवर्धन (propagations) थे, जहाँ एक किस्म की शाखा को गलती से दूसरी किस्म के रूप में ग्राफ्ट और लेबल किया गया था। इन डुप्लिकेट और गलत पहचानों को ठीक करने के बाद, शोधकर्ता के पास नब्बे अद्वितीय आनुवंशिक प्रोफाइल बचे, जो संग्रह के भीतर वास्तविक विविधता की एक स्पष्ट तस्वीर प्रदान करते हैं।

सबसे आश्चर्यजनक खोजों में से एक दो प्रसिद्ध पीले फल वाली किस्में थीं, जिन्हें 'ड्रोगन्स जेलबे नॉर्पेलकिर्श' (Drogans gelbe Knorpelkirsche) और 'डोनिसेंस जेलबे नॉर्पेलकिर्श' (Dönissens gelbe Knorpelkirsche) के रूप में जाना जाता है। इन दो पेड़ों को कई आधुनिक यूक्रेनी चेरियों के आधारभूत पूर्वज माना जाता है। हालांकि, शोधकर्ता ने पाया कि यूक्रेनी संग्रहों में 'ड्रोगन्स' के रूप में लेबल किए गए पेड़ों में वास्तव में 'डोनिसेंस' का जेनेटिक फिंगरप्रिंट था, और इसके विपरीत भी। यह गड़बड़ी केवल यूक्रेन तक सीमित नहीं थी; यही त्रुटि यूरोपीय संदर्भ संग्रहों में भी दिखाई दी, जो यह सुझाव देती है कि यह एक व्यापक भ्रम था जो पीढ़ियों से प्रवर्धन के माध्यम से आगे बढ़ता रहा है। अपनी पहचान बदलने के बावजूद, दोनों पेड़ आनुवंशिक स्तर पर अलग रहे, विशेष रूप से उनके एस-लोकस मार्करों में, जो उन्हें अलग-अलग परागण समूहों में रखते हैं। इसका मतलब है कि हालांकि नाम बदल दिए गए थे, लेकिन मूल संस्थापकों की वास्तविक आनुवंशिक सामग्री सुरक्षित थी, बस गलत लेबल के साथ जुड़ी हुई थी।

अध्ययन ने कई यूक्रेनी कल्टिवार के वंश (parentage) पर भी प्रकाश डाला। अपने माता-पिता के दर्ज मार्करों की तुलना करके, वैज्ञानिक कुछ पारिवारिक वृक्षों की पुष्टि कर सके और दूसरों को खारिज कर सका। उन्होंने सत्यापित किया कि 'ड्रोगन्स जेलबे नॉर्पेलकिर्श' वास्तव में सत्रह अलग-अलग एक्सेसियन्स की जननी थी, जिससे क्षेत्र के प्रजनन इतिहास में एक प्रमुख संस्थापक के रूप में इसकी भूमिका की पुष्टि हुई। हालांकि, उन्होंने पाया कि प्रसिद्ध किस्म 'वैलरी चकालव' (Valerii Chkalov) महत्वपूर्ण भ्रम का स्रोत थी। रिकॉर्ड बताते थे कि कई पेड़ इसकी संतान हैं, लेकिन शोधकर्ता को संदर्भ के रूप में उपयोग करने के लिए एक भी प्रामाणिक 'वैलरी चकालव' पेड़ नहीं मिला। इसके बजाय, उन्होंने पाया कि एक ही नाम के तहत दो अलग-अलग आनुवंशिक पेड़ों का प्रवर्धन किया जा रहा था। एक संस्करण मेलिटोपोल प्रजनन कार्यक्रम के पेड़ों के साथ संगत था, जबकि दूसरा, अलग संस्करण, बाखमट (Bakhmut) कार्यक्रम में उपयोग किया गया था। इस खोज का अर्थ है कि 'वैलरी चकालव' से जुड़े कई दर्ज वंशावली वास्तव में दो अलग-अलग, अज्ञात पेड़ों पर आधारित हैं, जिससे पारिवारिक इतिहास पहले की तुलना में अधिक जटिल हो गया है।

अध्ययन ने पूरे यूक्रेनी मीठी चेरी संग्रह की आनुवंशिक संरचना की एक तस्वीर भी पेश की। विश्लेषण ने दिखाया कि प्रजनन का इतिहास एक संकीवार आधार पर बना था, जो बार-बार नई किस्में बनाने के लिए बार-बार क्रॉस किए जाने वाले कुछ संस्थापक किस्मों पर अत्यधिक निर्भर था। हालांकि संग्रह में आधुनिक और प्रारंभिक-चयनित किस्मों की एक विस्तृत श्रृंखला है, लेकिन आनुवंशिक विविधता काफी हद तक इन कुछ पूर्वजों द्वारा आकार दी गई है। अध्ययन ने क्षेत्र के लिए ज्ञात आनुवंशिक डेटा का विस्तार किया, जिसमें उन तैंतीस कल्टिवार के एस-लोकस प्रकारों का निर्धारण किया गया जो पहले कभी दर्ज नहीं किए गए थे। यह जानकारी उत्पादकों के लिए महत्वपूर्ण है, क्योंकि यह उन्हें संगत परागणकों के साथ पेड़ों का मिलान करने की अनुमति देती है, जिससे सफल फसल सुनिश्चित होती है।

यह कार्य किसी भी पौधे संग्रह का प्रबंधन करने वाले व्यक्ति के लिए एक महत्वपूर्ण सबक को रेखांकित करता है: पेड़ की पहचान की गारंटी देने के लिए लेबल पर एक नाम पर्याप्त नहीं है। शोधकर्ता ने निष्कर्ष निकाला कि संरक्षण के प्रभावी होने के लिए, रिकॉर्ड को केवल ऐतिहासिक दस्तावेजों के बजाय स्वयं व्यक्तिगत पेड़ से जोड़ा जाना चाहिए। एक ऐसी दुनिया में जहाँ संग्रह संघर्ष और बदलते सीमाओं के जोखिम में हैं, प्रत्येक पेड़ के लिए एक सत्यापित जेनेटिक प्रोफाइल होना यह सुनिश्चित करता है कि सामग्री को पहचाना और पुनः प्राप्त किया जा सके, भले ही मूल लेबल खो गए हों या गलत हों। यूक्रेनी डेटा को यूरोपीय मानकों के साथ संरेखित करके और लंबे समय से चली आ रही त्रुटियों को सुधारकर, यह अध्ययन क्षेत्र में मीठी चेरी के प्रजनन और संरक्षण के भविष्य के लिए एक विश्वसनीय मानचित्र प्रदान करता है।