अरहर 'आशा': भारत का पहला अंतरालरहित संदर्भ जीनोम

चर्चा में क्यों?

पृष्ठभूमि

अरहर (पिजनपी) एक प्रोटीन से भरपूर दाल है जिसे व्यापक रूप से अरहर या तूर के रूप में जाना जाता है। इसका वैज्ञानिक नाम कजानस कजान है, और यह फैबेसी से संबंधित है; किसान इसकी खेती उष्णकटिबंधीय और उपोष्णकटिबंधीय क्षेत्रों में करते हैं।

फसल कई वर्षा आधारित और अर्ध-शुष्क खेती प्रणालियों के अनुकूल है; इसकी गहरी जड़ें उथली जड़ों वाली फसलों के लिए अनुपलब्ध नमी तक पहुंच सकती हैं। रूट बैक्टीरिया वायुमंडलीय नाइट्रोजन को भी ठीक करते हैं और मिट्टी की उर्वरता का समर्थन करते हैं।

अरहर आमतौर पर अनाज, तिलहन या अन्य दालों के साथ उगती है। इंटरक्रॉपिंग उत्पादन जोखिम को फैलाता है और विभिन्न पौधों की ऊंचाइयों पर सूरज की रोशनी का उपयोग करता है। इसके डंठल कुछ क्षेत्रों में ईंधन, चारा और बाड़ लगाने की सामग्री भी प्रदान करते हैं।

भारत किसी भी अन्य देश की तुलना में अधिक अरहर का उत्पादन और उपभोग करता है। घरेलू उत्पादन अभी भी बारिश, कीटों और बीमारी के साथ तेजी से भिन्न हो सकता है। इसलिए किसानों, पोषण और खाद्य कीमतों के लिए उपज स्थिरता मायने रखती है।

शुरुआती अनुक्रमण से एक पूर्ण रेफरेंस तक

भारतीय शोधकर्ताओं ने 2011-12 के दौरान आशा किस्म के लिए एक महत्वपूर्ण ड्राफ्ट अनुक्रम का उत्पादन किया। उस असेंबली में लगभग 511 मिलियन उच्च-गुणवत्ता वाले आधार जोड़े थे; इसने लगभग 47,000 प्रोटीन-कोडिंग जीन की भविष्यवाणी भी की थी।

पहले का काम प्रति क्रोमोसोम एक निरंतर अनुक्रम के बजाय एक ड्राफ्ट था। दोहराए जाने वाले डीऑक्सीराइबोन्यूक्लिक एसिड (डीएनए) के कारण गैप या अनिश्चित क्रम; शॉर्ट-रीड अनुक्रमण कई जटिल क्षेत्रों को पार नहीं कर सका।

आधुनिक लॉन्ग-रीड प्लेटफॉर्म बहुत बड़े डीएनए टुकड़ों का अनुसरण कर सकते हैं; फिर उन्नत एल्गोरिदम अतिव्यापी रीड्स को जोड़ते हैं और शेष त्रुटियों को ठीक करते हैं। क्रोमोसोम-संरचना और ऑप्टिकल डेटा असेंबली संरचना को और सत्यापित कर सकते हैं।

नया रेफरेंस प्रत्येक असेंबल किए गए क्रोमोसोम के दोनों सिरों पर टीलोमियर तक पहुंचता है; अरहर के मूल सेट में ग्यारह गुणसूत्र होते हैं। पूर्ण सेंट्रोमियर और अन्य दोहराए गए क्षेत्र जानकारी प्रदान करते हैं जो ड्राफ्ट अक्सर चूक जाते हैं।

टीलोमियर-टू-टीलोमियर का क्या मतलब है

टीलोमियर दोहराए गए डीएनए संरचनाएं हैं जो गुणसूत्र के सिरों की रक्षा करती हैं। सेंट्रोमियर कोशिका विभाजन के दौरान गुणसूत्रों को अलग करने में मदद करते हैं। दोनों क्षेत्रों में व्यापक दोहराव होता है और तकनीकी रूप से इकट्ठा करना मुश्किल होता है।

टीलोमियर-टू-टीलोमियर असेंबली का उद्देश्य अनुक्रम अंतराल के बिना प्रत्येक क्रोमोसोम का प्रतिनिधित्व करना है। "पूरी तरह से एनोटेट" का अर्थ है कि शोधकर्ताओं ने जीन और अन्य अर्थपूर्ण विशेषताओं को चिह्नित किया है। जैसे-जैसे जैविक साक्ष्य बढ़ते हैं एनोटेशन सुधार योग्य रहता है।

उपलब्धि एक संदर्भ जीनोटाइप, आशा से संबंधित है, जिसका संस्थागत अरहर-लाइन कोड 87119 है। यह कभी भी अनुक्रमित होने वाला पहला अरहर जीनोम नहीं है। यह अरहर के लिए वर्णित पहला भारतीय पूरी तरह से एनोटेट किया गया गैपलेस रेफरेंस है।

प्रजनक संसाधन का उपयोग कैसे कर सकते हैं

एक संपूर्ण जीनोम दोहराए जाने वाले अनुक्रमों के बगल में छिपे जीनों को प्रकट कर सकता है। यह संरचनात्मक परिवर्तनों की पहचान भी कर सकता है, जिसमें बड़े आवेषण, विलोपन और व्युत्क्रमण शामिल हैं; ऐसे परिवर्तन कृषि संबंधी लक्षणों को प्रभावित कर सकते हैं।

प्रजनक विश्वसनीय आनुवंशिक मार्करों को प्रतिरोध, परिपक्वता या उपज लक्षणों से जोड़ सकते हैं। मार्कर-सहायक चयन फिर प्रजनन पीढ़ियों में उपयोगी क्षेत्रों को ट्रैक करता है; जीनोमिक भविष्यवाणी कई छोटे आनुवंशिक प्रभावों को जोड़ सकती है।

विल्ट और बाँझपन मोज़ेक रोग अरहर को गंभीर नुकसान पहुंचाते हैं। पहले के काम ने आशा और संबंधित सामग्री के भीतर प्रतिरोध जीन और मार्करों की पहचान की। एक बेहतर रेफरेंस उन खोजों को तेज कर सकता है और झूठे स्थानों को कम कर सकता है।

शोधकर्ता सूखा सहनशीलता, फूल आने के समय और फली के विकास का अध्ययन भी कर सकते हैं। फिर भी क्षेत्रीय परीक्षण आवश्यक हैं क्योंकि जीन मिट्टी और जलवायु के साथ परस्पर क्रिया करते हैं; प्रयोगशाला भविष्यवाणियां बहु-स्थान मूल्यांकन को प्रतिस्थापित नहीं कर सकती हैं।

फसल विविधता क्यों आवश्यक बनी हुई है

आशा मूल्यवान है, लेकिन एक आनुवंशिक पृष्ठभूमि पर निर्भरता भविष्य के विकल्पों को कम कर देगी। लैंडरेस विभिन्न परिदृश्यों में किसानों द्वारा आकार दिए गए अनुकूलन को ले जाते हैं; जंगली कजानस रिश्तेदारों में आगे के प्रतिरोध जीन हो सकते हैं।

जीनबैंक बीजों को संरक्षित करते हैं, जबकि सामुदायिक संरक्षण खेतों में विकसित होने वाली किस्मों को बनाए रखता है। प्रजनन कार्यक्रमों को दोनों स्रोतों और निष्पक्ष पहुंच व्यवस्था की आवश्यकता होती है; किसानों के ज्ञान को भी लागू कानून के तहत मान्यता मिलनी चाहिए।

जलवायु परिवर्तन एक साथ गर्मी, बारिश और कीट के दबाव को बदल सकता है। कोई भी एक जीन भविष्य की हर स्थिति को प्रबंधित नहीं कर सकता है। व्यापक विविधता प्रजनकों को स्वाद, खाना पकाने की गुणवत्ता और स्थानीय प्राथमिकता के साथ लचीलापन जोड़ने की अनुमति देती है।

अनुक्रम से कृषि प्रभाव तक

जीनोमिक डेटा सुलभ प्रजनन पाइपलाइनों के माध्यम से ही उपयोगी हो जाता है; सार्वजनिक संस्थानों को कंप्यूटिंग, फेनोटाइपिंग और बीज-गुणन क्षमता की आवश्यकता होती है। छोटे प्रजनन कार्यक्रमों को कच्चे अनुक्रम फ़ाइलों के बजाय प्रयोग करने योग्य मार्करों की भी आवश्यकता होती है।

नई किस्मों को परीक्षण, रिलीज और गुणवत्ता बीज उत्पादन की आवश्यकता होती है; किसान तब मूल्यांकन करते हैं कि क्या प्रदर्शन स्थानीय जरूरतों से मेल खाता है। एक रेफरेंस जीनोम उपलब्ध होने के बाद इन चरणों में वर्षों लग सकते हैं।

खुला डेटा वैध जर्मप्लाज्म अधिकारों की रक्षा करते हुए सहयोग में तेजी ला सकता है। स्पष्ट मेटाडेटा रेफरेंस निर्देशांक और क्षेत्र प्रदर्शन के बीच भ्रम को रोकता है। दीर्घकालिक अवधि जीनोम को उपयोगी बनाए रखेगी।

निष्कर्ष

आशा असेंबली अरहर के आनुवंशिक मानचित्र में महत्वपूर्ण अंतराल को बंद करती है। इसका कृषि मूल्य विविध जर्मप्लाज्म, कठोर परीक्षणों और विश्वसनीय बीज वितरण के माध्यम से उभरेगा।