हेनरिक हाइन यूनिवर्सिटी डसेलडोर्फ और कोलोन स्थित मैक्स प्लैंक इंस्टीट्यूट फॉर प्लांट ब्रीडिंग रिसर्च के नेतृत्व में एक अंतरराष्ट्रीय शोध दल ने पौधों में तथाकथित जीनोमिक नियामकों की सटीक पहचान के लिए एक नई विधि विकसित की है। जीनोम के ये छोटे हिस्से, जो जीन गतिविधि को नियंत्रित करने के लिए डिमर स्विच की तरह काम करते हैं, जीनोम का केवल एक अंश होने के बावजूद, पौधों के लक्षणों को महत्वपूर्ण रूप से प्रभावित करते हैं। नेचर जेनेटिक्स पत्रिका में प्रकाशित यह अध्ययन दर्शाता है कि कैसे ये नियामक फसलों की अनुकूलन क्षमता और उपज प्रदर्शन को बेहतर बना सकते हैं, खासकर सूखे के दबाव में।
जीनोम में प्राकृतिक आनुवंशिक अंतर जैव विविधता और विकास को बढ़ावा देते हैं, लेकिन ये धीमी प्राकृतिक प्रक्रियाएँ फसलों को जलवायु परिवर्तन से उत्पन्न समस्याओं, जैसे सूखे, के प्रति शीघ्रता से अनुकूलित होने के लिए अपर्याप्त हैं। वैश्विक खाद्य सुरक्षा सुनिश्चित करने के लिए, शोधकर्ताओं को उन आनुवंशिक रूपों की कुशलतापूर्वक पहचान करनी होगी जो तनाव की स्थितियों में पौधों के प्रदर्शन को बेहतर बनाते हैं। नई विधि इन नियामक स्विचों का मापनीय मानचित्रण करने में सक्षम बनाती है, जो यह निर्धारित करते हैं कि जीन कब, कहाँ और किस हद तक सक्रिय हैं। पिछले शोध, जो स्वयं जीनों पर केंद्रित थे, के विपरीत, यह अध्ययन दर्शाता है कि इन स्विचों में अंतर अक्सर आकार, रोग प्रतिरोधक क्षमता या तनाव सहनशीलता जैसे लक्षणों के लिए महत्वपूर्ण होते हैं।
शोध दल ने 25 विभिन्न मक्का संकरों का परीक्षण किया और जीनोम में 200.000 से अधिक क्षेत्रों की पहचान की जहाँ प्राकृतिक विविधता नियामक स्विच के कार्य को प्रभावित करती है। विशेष रूप से सूखे के दबाव में, 3.500 से अधिक स्विच और संबंधित जीन की पहचान की गई जो पानी की कमी के प्रति पौधों की प्रतिक्रिया को नियंत्रित करते हैं। यह सटीक मानचित्रण एक ही प्रयोग में मातृ और पैतृक वंशों के बीच अंतर की सीधी तुलना की अनुमति देता है और शोधकर्ताओं को सूखे से जुड़े नियामक स्थलों की एक व्यापक सूची प्रदान करता है। इससे जीन अभिव्यक्ति को विशेष रूप से अनुकूलित करने की नई संभावनाएँ खुलती हैं ताकि अधिक मज़बूत मक्का किस्मों का प्रजनन किया जा सके जो जलवायु परिवर्तन के प्रति बेहतर रूप से अनुकूलित हों।
यह विधि जीनोम के पहले कम समझे गए, गैर-कोडिंग क्षेत्रों पर भी प्रकाश डालती है और भविष्य की प्रजनन विधियों के लिए सटीक प्रारंभिक बिंदु प्रदान करती है। कैलिफ़ोर्निया विश्वविद्यालय, डेविस के सहयोग से किए गए इस शोध को CEPLAS क्लस्टर ऑफ़ एक्सीलेंस और यूरोपीय होराइज़न यूरोप परियोजना BOOSTER के तहत वित्त पोषित किया गया था, जो जलवायु-प्रतिरोधी अनाज फसलों पर केंद्रित है। इसके परिणाम वैश्विक कृषि को स्थायी रूप से मज़बूत बनाने के लिए बेहतर प्रजनन रणनीतियों का आधार बन सकते हैं।
संकेत
पौधों में जीनोमिक नियामकों के मानचित्रण हेतु अध्ययन में वर्णित विधि सीधे तौर पर हरित आनुवंशिक अभियांत्रिकी से संबंधित नहीं है। हरित आनुवंशिक अभियांत्रिकी सामान्यतः उन प्रक्रियाओं को संदर्भित करती है जिनमें पौधों के जीनोम को लक्षित आनुवंशिक संशोधनों के माध्यम से परिवर्तित किया जाता है, जैसे कि वांछित लक्षण उत्पन्न करने के लिए CRISPR जैसी तकनीकों का उपयोग करके जीनों का प्रवेश या संशोधन। इसके विपरीत, ऊपर वर्णित विधि जीनोम में प्राकृतिक नियामक स्विचों की सटीक पहचान और विश्लेषण पर केंद्रित है जो जीन अभिव्यक्ति को नियंत्रित करते हैं। यह मक्का संकरों में विद्यमान आनुवंशिक विविधताओं का उपयोग करके सूखा प्रतिरोध जैसे लक्षणों के लिए प्रासंगिक स्विचों का मानचित्रण करती है। किसी भी जीन को सीधे संशोधित नहीं किया जाता है; इसके बजाय, पारंपरिक प्रजनन के लिए प्रारंभिक बिंदु खोजने हेतु जीन विनियमन के प्राकृतिक तंत्रों की जाँच की जाती है। हालाँकि, यह विधि अप्रत्यक्ष रूप से भविष्य के आनुवंशिक अभियांत्रिकी अनुप्रयोगों के लिए आधार प्रदान कर सकती है, क्योंकि नियामक स्विचों को समझने से जीन अभिव्यक्ति का लक्षित संशोधन संभव होता है। हालाँकि, अध्ययन का केंद्र प्राकृतिक आनुवंशिक विविधताओं के विश्लेषण और उपयोग पर है, जो इसे हरित आनुवंशिक अभियांत्रिकी के बजाय मार्कर-सहायता प्राप्त प्रजनन या पूर्वानुमानित प्रजनन के रूप में अधिक वर्गीकृत करता है।
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