गोभी का असामान्य उत्परिवर्तन जो फसल की पैदावार बढ़ा सकता है | व्याख्या

गोभी, फूलगोभी, ब्रोकोली, टमाटर और चावल जैसे विविध पौधों के नरों को उनके जीनोम के डीएनए का एक बहुत छोटा हिस्सा हटाकर बाँझ बनाया जा सकता है। यह एक ऐसे अध्ययन का संदेश है जो हमें इस बात से सीखता है कि कैसे नरों को बाँझ बनाया जा सकता है। पेपर प्रकाशित जर्नल में नेचर कम्युनिकेशंस अक्टूबर में बीजिंग स्थित चीनी कृषि विज्ञान अकादमी की सब्जी जैव प्रजनन की राज्य कुंजी प्रयोगशाला के शोधकर्ताओं द्वारा यह अध्ययन किया गया।

इस तरह के कठोर परिणाम के परिणामस्वरूप होने वाला सरल विलोपन एक ऐसे राज्य की कहानी को याद दिलाता है जो एक घोड़े की नाल की कील के अभाव में खो गया था। लेकिन यहाँ, नुकसान के बजाय, शोधकर्ता हमें एक लाभ का आश्वासन देते हैं: कि विलोपन से इन पौधों की प्रचुर मात्रा में फसल हो सकती है, हेटेरोसिस नामक एक प्रक्रिया के लिए धन्यवाद।

जीन और प्रमोटर

डीएनए अणु में दो लंबे स्ट्रैंड होते हैं। प्रत्येक स्ट्रैंड चार यौगिकों से बना होता है जिन्हें न्यूक्लियोटाइड बेस कहा जाता है। उन्हें सरलता के लिए A, C, G और T नाम दिया गया है (क्रमशः एडेनिन, साइटोसिन, ग्वानिन और थाइमिन के लिए)। एक स्ट्रैंड पर A दूसरे पर T के साथ हाइड्रोजन बॉन्ड नामक रासायनिक बंधन बनाता है और एक स्ट्रैंड पर C दूसरे पर G के साथ हाइड्रोजन बॉन्ड बनाता है।

As और Ts के बीच के बंधन और Gs और Cs के बीच के बंधन दो DNA स्ट्रैंड को एक साथ रखते हैं। बेस-पेयर, या संक्षेप में bp, दो स्ट्रैंड के बीच एक एकल AT या GC जोड़ी है, जिसमें डैश बॉन्ड को दर्शाता है।

गोभी के पौधे का जीनोम (ब्रैसिका ओलेरेशिया) में 18 गुणसूत्रों में व्यवस्थित लगभग 1.06 बिलियन बेस-जोड़े होते हैं, जिन्हें प्रत्येक कोशिका दो-दो के नौ जोड़े में रखती है। दो गुणसूत्रों के प्रत्येक जोड़े में, एक गुणसूत्र पराग से आता है और दूसरा अंडे से आता है। प्रत्येक गुणसूत्र जोड़े में डीएनए (जो सभी बेस-जोड़े एक साथ होते हैं) बेस-जोड़ों का एक समान अनुक्रम साझा करते हैं।

ए जीन डीएनए अणु में आम तौर पर कुछ हज़ार बेस-पेयर या कुछ किलो बेस-पेयर (केबीपी) का एक सुपरिभाषित अनुक्रम होता है। जब कोई जीन व्यक्तइसका अर्थ है कि इसके एक स्ट्रैंड पर आधार अनुक्रम का एक खंड संबंधित अणु में आधारों के अनुक्रम में कॉपी हो जाता है, जिसे आरएनए कहा जाता है।

डीएनए और आरएनए जीन की मास्टर और कार्यशील प्रतियाँ हैं। आरएनए को राइबोसोम नामक सेलुलर मशीनरी में लोड किया जाता है। राइबोसोम आरएनए के बेस अनुक्रम का उपयोग करके उस अनुक्रम को निर्दिष्ट करता है जिसमें अमीनो एसिड जीन द्वारा एन्कोड किए गए प्रोटीन को बनाने के लिए एक साथ जुड़ते हैं।

संक्षेप में, एक जीन का डीएनए अनुक्रम उसके एनकोडेड प्रोटीन के एमिनो एसिड अनुक्रम और प्रोटीन की संरचना को परिभाषित करता है। कोशिका इस इकाई के निर्माण के लिए आरएनए और राइबोसोम का उपयोग करती है।

पराग की हानि हेटेरोसिस को बढ़ावा देती है

करीब 44 साल पहले लोगों को एक गोभी का पौधा मिला जिसमें एक प्राकृतिक उत्परिवर्तन था। इस उत्परिवर्तन के परिणामस्वरूप, उन्होंने पाया कि पौधे ने पराग बनाने की क्षमता खो दी थी।

पहले तो वैज्ञानिकों को यह नहीं पता था कि पौधे में कौन सा जीन उत्परिवर्तित हुआ है। उन्होंने केवल बदले हुए जीन का नाम रखा, चाहे वह कोई भी हो, सुश्री-सीडी१.

उत्परिवर्तन का प्रभाव पौधे को नर-बांझ बनाना था, लेकिन उनमें कोई अन्य दोष नहीं था। वास्तव में, उत्परिवर्ती पौधे के अंडों को एक सामान्य पौधे के पराग द्वारा निषेचित किया जा सकता था, और निषेचित अंडे सामान्य बीज बनाने के लिए आगे बढ़ते थे।

दूसरे शब्दों में, सभी बीजउत्परिवर्ती पौधे अन्य प्रजातियों के पौधों के पराग द्वारा पौधों के अंडों के निषेचित होने का परिणाम थे – एक प्रक्रिया जिसे आउट-क्रॉसिंग कहा जाता है। उनका कोई भी बीज स्व-क्रॉसिंग से नहीं आया। (स्व-क्रॉसिंग में, एक अंडे को उसी प्रजाति के पराग द्वारा निषेचित किया जाता है।)

आउट-क्रॉस बीज – जिन्हें हाइब्रिड बीज भी कहा जाता है – स्व-क्रॉस बीजों की तुलना में अधिक मजबूत पौधे पैदा करने के लिए अंकुरित होते हैं। ऐसा हाइब्रिड वज्र नामक घटना के कारण होता है या तकनीकी शब्दों में, भिन्नाश्रय.

लुप्त आधार-युग्म

नए अध्ययन को करने वाले शोधकर्ताओं ने दिखाया कि नर-बांझ पौधे के बीज से लगातार बड़ी गोभी बनती है।

विशेष रूप से, उन्होंने पाया कि सुश्री-सीडी1 उत्परिवर्तन प्रमुख था – जिसका अर्थ है कि यदि उत्परिवर्ती जीन जोड़े के केवल एक गुणसूत्र में मौजूद था, तो पौधा पराग बनाने में सक्षम नहीं होगा। इससे कोई फर्क नहीं पड़ता कि दूसरे गुणसूत्र में कोई गैर-उत्परिवर्तित जीन था या नहीं।

प्रमुख उत्परिवर्तन अपेक्षाकृत दुर्लभ हैं। उत्परिवर्तन आम तौर पर अप्रभावी होते हैं, जिसका अर्थ है कि इसके प्रभावों को व्यक्त करने के लिए एक ही जीन को दोनों गुणसूत्रों में उत्परिवर्तित किया जाना चाहिए। सौभाग्य से हमारे लिए, प्रमुख नर-बांझ उत्परिवर्तन का उपयोग करके संकर बीजों के उत्पादन को बढ़ाना आसान है। इस प्रक्रिया का एक हिस्सा पराग बनाते समय प्रोटीन के स्तर को ठीक करना है।

जैसा कि होता है, यह जरूरी नहीं है कि जीन के सभी डीएनए अनुक्रम आरएनए में कॉपी किए जाएं। कुछ अनुक्रम कॉपी नहीं किए जाते हैं, और उनमें से एक है प्रमोटरयह अनुक्रम विनियामक प्रोटीन से जुड़ता है जो यह निर्धारित करता है कि कब और किन कोशिकाओं में डीएनए अनुक्रम को आरएनए में कॉपी किया जाएगा।

सुश्री-सीडी1 गोभी का जीन लगभग 6 केबीपी लंबा होता है। इसका प्रमोटर ईआरएफ नामक एक विनियामक प्रोटीन से जुड़ता है। यह बंधन इसे बनाए रखता है सुश्री-सीडी1 जीन को अभिव्यक्त होने से रोकना।

आनुवंशिक मानचित्रण नामक एक दृष्टिकोण का उपयोग करते हुए, शोधकर्ताओं ने पाया कि उत्परिवर्तित जीन और उत्परिवर्तन के बीच एकमात्र अंतर यह है कि उत्परिवर्तन जीन और उत्परिवर्तन जीन … सुश्री-सीडी1 जीन और एक गैर-उत्परिवर्तित सुश्री-सीडी1 जीन में प्रमोटर की कमी थी, जो कि पहले वाले में एक डीएनए बेस-जोड़ी की कमी थी। इस छोटी सी अनुपस्थिति ने ERF से जुड़ने की इसकी क्षमता को नष्ट कर दिया। परिणामस्वरूप, सुश्री-सीडी1 प्रोटीन का व्यक्त होना जारी रहा, जबकि वास्तव में इसे दबा दिया जाना चाहिए था।

अंतिम परिणाम यह हुआ कि पौधा पराग उत्पन्न नहीं कर सका और नर-बांझ हो गया।

एक अच्छा संतुलन

शोधकर्ताओं ने उत्परिवर्तित और गैर-उत्परिवर्तित प्रतियों में भी अपने स्वयं के उत्परिवर्तन प्रेरित किए। सुश्री-सीडी1 जीन, और दोनों मामलों में उत्परिवर्ती अप्रभावी हो गया। यानी, एक (अतिरिक्त) उत्परिवर्तित प्रतिलिपि और एक सामान्य प्रतिलिपि वाले पौधे नर-उपजाऊ थे।

टीम ने यह भी पाया कि प्रभावी और अप्रभावी उत्परिवर्तनों ने पराग के विकास को अलग-अलग तरीकों से बाधित किया – जो इस बात का संकेत था कि पौधा तभी पराग का उचित उत्पादन कर सकता है जब वह पराग को सही तरीके से बना सके। सुश्री-सीडी1 कुछ चरणों में प्रचुर मात्रा में प्रोटीन होता है, जबकि अन्य चरणों में जीन के प्रमोटर से ERF बंधन द्वारा इसके स्तर को दबा दिया जाता है।

यदि प्रोटीन बिल्कुल नहीं बनता या समय पर दबाया नहीं जाता, तो पौधा पराग बनाने की क्षमता खो देता है और नर-बांझ हो जाता है। इसलिए, उचित पराग विकास पराग के एक बढ़िया संतुलन पर निर्भर करता है। सुश्री-सीडी1 प्रोटीन का स्तर.

शोधकर्ताओं ने (प्रमुख) उत्परिवर्ती जीन को अन्य पौधों की प्रजातियों में भी पेश किया, जैसे कि चावल, टमाटर और अरबीडोप्सिस (अरेबिडोप्सिस थालियानाशोध के लिए पादप जीवविज्ञानियों का पसंदीदा)। हर मामले में प्राप्तकर्ता पौधे पराग बनाने में विफल रहे। इससे पता चला कि पराग विकास मार्ग, साथ ही जिस तरह से एक पौधा इसे ठीक कर सकता है, वह पौधों की सभी प्रजातियों में समान रूप से काम करता है।

अतः आधार-युग्म को हटाने से हमें इन तथा अन्य फसलों में संकर बीज उत्पन्न करने के लिए एक नया साधन प्राप्त होता है।

यह जीनोम के लिए एक छोटा सा विलोपन है, तथा मानव जाति के लिए एक विशाल भंडार है।

लेखक सेवानिवृत्त वैज्ञानिक हैं।

गोभी के पौधे (ब्रैसिका ओलेरेशिया) के जीनोम में 18 गुणसूत्रों में व्यवस्थित लगभग 1.06 बिलियन बेस-पेयर होते हैं, जो प्रत्येक कोशिका में दो-दो के नौ जोड़े होते हैं। लगभग 44 साल पहले, लोगों को एक गोभी का पौधा मिला जिसमें एक प्राकृतिक उत्परिवर्तन था। इस उत्परिवर्तन के परिणामस्वरूप, उन्होंने पाया कि पौधे ने पराग बनाने की क्षमता खो दी थी। नए अध्ययन को करने वाले शोधकर्ताओं ने दिखाया कि नर-बांझ पौधे के बीज लगातार बड़ी गोभी बनाते हैं।