Why in news?
ಭಾರತೀಯ ವಿಜ್ಞಾನಿಗಳು ತೊಗರಿ (pigeonpea) ತಳಿ ಆಶಾಕ್ಕಾಗಿ ಟೆಲೋಮಿಯರ್-ಟು-ಟೆಲೋಮಿಯರ್ ಉಲ್ಲೇಖ ಜೀನೋಮ್ ಅನ್ನು ಪೂರ್ಣಗೊಳಿಸಿದರು. ಅಸೆಂಬ್ಲಿ ಕಷ್ಟಕರವಾದ ಪುನರಾವರ್ತಿತ ಪ್ರದೇಶಗಳು ಮತ್ತು ಎರಡೂ ಕ್ರೋಮೋಸೋಮ್ ತುದಿಗಳನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿದೆ. ಇದು ಈ ಬೆಳೆಗಾಗಿ ಭಾರತದ ಮೊದಲ ಸಂಪೂರ್ಣ ಟಿಪ್ಪಣಿಯ ಗ್ಯಾಪ್ಲೆಸ್ ಉಲ್ಲೇಖವಾಗಿದೆ. ಸಂಪನ್ಮೂಲವು ಸಂತಾನೋತ್ಪತ್ತಿ ಸಂಶೋಧನೆಯನ್ನು ಬೆಂಬಲಿಸುತ್ತದೆ ಆದರೆ ಹೊಸ ತಳಿಯನ್ನು ರಚಿಸುವುದಿಲ್ಲ.
Background
ತೊಗರಿ ಪ್ರೋಟೀನ್-ಭರಿತ ಬೇಳೆಕಾಳು ಆಗಿದ್ದು ಇದನ್ನು ವ್ಯಾಪಕವಾಗಿ ತೊಗರಿ ಅಥವಾ ತುರ್ ಎಂದು ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ. ಇದರ ವೈಜ್ಞಾನಿಕ ಹೆಸರು ಕಾಜನಸ್ ಕಾಜನ್ (Cajanus cajan), ಮತ್ತು ಇದು ಫ್ಯಾಬೇಸಿ (Fabaceae) ಗೆ ಸೇರಿದೆ; ರೈತರು ಇದನ್ನು ಉಷ್ಣವಲಯದ ಮತ್ತು ಉಪೋಷ್ಣವಲಯದ ಪ್ರದೇಶಗಳಲ್ಲಿ ಬೆಳೆಯುತ್ತಾರೆ.
ಬೆಳೆಯು ಅನೇಕ ಮಳೆಯಾಶ್ರಿತ ಮತ್ತು ಅರೆ-ಶುಷ್ಕ ಕೃಷಿ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳಿಗೆ ಸರಿಹೊಂದುತ್ತದೆ; ಅದರ ಆಳವಾದ ಬೇರುಗಳು ಆಳವಿಲ್ಲದ ಬೇರುಗಳ ಬೆಳೆಗಳಿಗೆ ಲಭ್ಯವಿಲ್ಲದ ತೇವಾಂಶವನ್ನು ತಲುಪಬಹುದು. ಬೇರಿನ ಬ್ಯಾಕ್ಟೀರಿಯಾಗಳು ವಾತಾವರಣದ ಸಾರಜನಕವನ್ನು ಸಹ ಸರಿಪಡಿಸುತ್ತವೆ ಮತ್ತು ಮಣ್ಣಿನ ಫಲವತ್ತತೆಯನ್ನು ಬೆಂಬಲಿಸುತ್ತವೆ.
ತೊಗರಿಯು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಸಿರಿಧಾನ್ಯಗಳು, ಎಣ್ಣೆಕಾಳುಗಳು ಅಥವಾ ಇತರ ಕಾಳುಗಳೊಂದಿಗೆ ಬೆಳೆಯುತ್ತದೆ. ಇಂಟರ್ ಕ್ರಾಪಿಂಗ್ ಉತ್ಪಾದನಾ ಅಪಾಯವನ್ನು ಹರಡುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಸಸ್ಯದ ಎತ್ತರಗಳಲ್ಲಿ ಸೂರ್ಯನ ಬೆಳಕನ್ನು ಬಳಸುತ್ತದೆ. ಇದರ ಕಾಂಡಗಳು ಕೆಲವು ಪ್ರದೇಶಗಳಲ್ಲಿ ಇಂಧನ, ಮೇವು ಮತ್ತು ಫೆನ್ಸಿಂಗ್ ವಸ್ತುಗಳನ್ನು ಸಹ ಒದಗಿಸುತ್ತವೆ.
ಯಾವುದೇ ಇತರ ದೇಶಗಳಿಗಿಂತ ಭಾರತವು ಹೆಚ್ಚು ತೊಗರಿಯನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಬಳಸುತ್ತದೆ. ದೇಶೀಯ ಉತ್ಪಾದನೆಯು ಮಳೆ, ಕೀಟಗಳು ಮತ್ತು ರೋಗಗಳೊಂದಿಗೆ ಇನ್ನೂ ತೀವ್ರವಾಗಿ ಬದಲಾಗಬಹುದು. ಆದ್ದರಿಂದ ರೈತರು, ಪೋಷಣೆ ಮತ್ತು ಆಹಾರದ ಬೆಲೆಗಳಿಗೆ ಇಳುವರಿ ಸ್ಥಿರತೆ ಮುಖ್ಯವಾಗಿದೆ.
From early sequencing to a complete reference
ಭಾರತೀಯ ಸಂಶೋಧಕರು 2011-12ರಲ್ಲಿ ಆಶಾ ತಳಿಗಾಗಿ ಪ್ರಮುಖ ಕರಡು ಅನುಕ್ರಮವನ್ನು (draft sequence) ನಿರ್ಮಿಸಿದರು. ಆ ಅಸೆಂಬ್ಲಿಯು ಸುಮಾರು 511 ಮಿಲಿಯನ್ ಉತ್ತಮ ಗುಣಮಟ್ಟದ ಬೇಸ್ ಜೋಡಿಗಳನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿತ್ತು; ಇದು ಸುಮಾರು 47,000 ಪ್ರೋಟೀನ್-ಕೋಡಿಂಗ್ ಜೀನ್ಗಳನ್ನು ಸಹ ಊಹಿಸಿದೆ.
ಹಿಂದಿನ ಕೆಲಸವು ಪ್ರತಿ ಕ್ರೋಮೋಸೋಮ್ಗೆ ಒಂದು ನಿರಂತರ ಅನುಕ್ರಮಕ್ಕಿಂತ ಡ್ರಾಫ್ಟ್ ಆಗಿತ್ತು. ಪುನರಾವರ್ತಿತ ಡಿಆಕ್ಸಿರೈಬೋನ್ಯೂಕ್ಲಿಯಿಕ್ ಆಮ್ಲ (ಡಿಎನ್ಎ) ಅಂತರಗಳು ಅಥವಾ ಅನಿಶ್ಚಿತ ಕ್ರಮಕ್ಕೆ ಕಾರಣವಾಯಿತು; ಶಾರ್ಟ್-ರೀಡ್ ಸೀಕ್ವೆನ್ಸಿಂಗ್ ಅನೇಕ ಸಂಕೀರ್ಣ ಪ್ರದೇಶಗಳನ್ನು ದಾಟಲು ಸಾಧ್ಯವಾಗಲಿಲ್ಲ.
ಆಧುನಿಕ ಲಾಂಗ್-ರೀಡ್ ಪ್ಲಾಟ್ಫಾರ್ಮ್ಗಳು ಹೆಚ್ಚು ದೊಡ್ಡ ಡಿಎನ್ಎ ತುಣುಕುಗಳನ್ನು ಅನುಸರಿಸಬಹುದು; ಸುಧಾರಿತ ಅಲ್ಗಾರಿದಮ್ಗಳು ನಂತರ ಅತಿಕ್ರಮಿಸುವ ರೀಡ್ಗಳನ್ನು ಸಂಯೋಜಿಸುತ್ತವೆ ಮತ್ತು ಉಳಿದ ದೋಷಗಳನ್ನು ಸರಿಪಡಿಸುತ್ತವೆ. ಕ್ರೋಮೋಸೋಮ್-ಕಾನ್ಫರ್ಮೇಷನ್ ಮತ್ತು ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಡೇಟಾ ಅಸೆಂಬ್ಲಿ ರಚನೆಯನ್ನು ಮತ್ತಷ್ಟು ಪರಿಶೀಲಿಸಬಹುದು.
ಹೊಸ ಉಲ್ಲೇಖವು ಪ್ರತಿ ಒಟ್ಟುಗೂಡಿದ ವರ್ಣತಂತುವಿನ ಎರಡೂ ತುದಿಗಳಲ್ಲಿ ಟೆಲೋಮಿಯರ್ಗಳನ್ನು (telomeres) ತಲುಪುತ್ತದೆ; ಪಾರಿವಾಳವು ಅದರ ಮೂಲ ಸೆಟ್ನಲ್ಲಿ ಹನ್ನೊಂದು ವರ್ಣತಂತುಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ. ಸಂಪೂರ್ಣ ಸೆಂಟ್ರೊಮಿಯರ್ಗಳು (centromeres) ಮತ್ತು ಇತರ ಪುನರಾವರ್ತಿತ ಪ್ರದೇಶಗಳು ಡ್ರಾಫ್ಟ್ಗಳು ಆಗಾಗ್ಗೆ ಕಳೆದುಕೊಳ್ಳುವ ಮಾಹಿತಿಯನ್ನು ಒದಗಿಸುತ್ತವೆ.
What telomere-to-telomere means
ಟೆಲೋಮಿಯರ್ಗಳು ಕ್ರೋಮೋಸೋಮ್ ತುದಿಗಳನ್ನು ರಕ್ಷಿಸುವ ಪುನರಾವರ್ತಿತ ಡಿಎನ್ಎ ರಚನೆಗಳಾಗಿವೆ. ಕೋಶ ವಿಭಜನೆಯ ಸಮಯದಲ್ಲಿ ವರ್ಣತಂತುಗಳು ಬೇರ್ಪಡಿಸಲು ಸೆಂಟ್ರೊಮಿಯರ್ಗಳು ಸಹಾಯ ಮಾಡುತ್ತವೆ. ಎರಡೂ ಪ್ರದೇಶಗಳು ವ್ಯಾಪಕವಾದ ಪುನರಾವರ್ತನೆಯನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿರುತ್ತವೆ ಮತ್ತು ತಾಂತ್ರಿಕವಾಗಿ ಜೋಡಿಸಲು ಕಷ್ಟಕರವಾಗಿವೆ.
ಟೆಲೋಮಿಯರ್-ಟು-ಟೆಲೋಮಿಯರ್ ಅಸೆಂಬ್ಲಿಯು ಪ್ರತಿಯೊಂದು ಕ್ರೋಮೋಸೋಮ್ ಅನ್ನು ಅನುಕ್ರಮದ ಅಂತರಗಳಿಲ್ಲದೆ ಪ್ರತಿನಿಧಿಸುವ ಗುರಿಯನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ. "ಸಂಪೂರ್ಣವಾಗಿ ಟಿಪ್ಪಣಿ ಮಾಡಲಾಗಿದೆ" ಎಂದರೆ ಸಂಶೋಧಕರು ವಂಶವಾಹಿಗಳು ಮತ್ತು ಇತರ ಅರ್ಥಪೂರ್ಣ ವೈಶಿಷ್ಟ್ಯಗಳನ್ನು ಗುರುತಿಸಿದ್ದಾರೆ. ಜೈವಿಕ ಪುರಾವೆಗಳು ಬೆಳೆದಂತೆ ಟಿಪ್ಪಣಿ (Annotation) ಸುಧಾರಿಸುತ್ತದೆ.
ಸಾಧನೆಯು ಒಂದು ಉಲ್ಲೇಖದ ಜೀನೋಟೈಪ್ ಆಶಾಗೆ ಸಂಬಂಧಿಸಿದೆ, ಅದರ ಸಾಂಸ್ಥಿಕ ಪಾರಿವಾಳ-ರೇಖೆಯ ಕೋಡ್ 87119 ಆಗಿದೆ. ಇದು ಮೊಟ್ಟಮೊದಲ ಬಾರಿಗೆ ಅನುಕ್ರಮಗೊಳಿಸಲಾದ ತೊಗರಿ ಜೀನೋಮ್ ಅಲ್ಲ. ಇದು ಭಾರತದ ಮೊದಲ ಸಂಪೂರ್ಣ ಟಿಪ್ಪಣಿ ಗ್ಯಾಪ್ಲೆಸ್ ಉಲ್ಲೇಖವಾಗಿದೆ.
How breeders can use the resource
ಸಂಪೂರ್ಣ ಜೀನೋಮ್ ಪುನರಾವರ್ತಿತ ಅನುಕ್ರಮಗಳ ಪಕ್ಕದಲ್ಲಿ ಅಡಗಿರುವ ಜೀನ್ಗಳನ್ನು ಬಹಿರಂಗಪಡಿಸಬಹುದು. ಇದು ದೊಡ್ಡ ಒಳಸೇರಿಸುವಿಕೆಗಳು (insertions), ಅಳಿಸುವಿಕೆಗಳು (deletions) ಮತ್ತು ವಿಲೋಮಗಳು (inversions) ಸೇರಿದಂತೆ ರಚನಾತ್ಮಕ ಬದಲಾವಣೆಗಳನ್ನು ಸಹ ಗುರುತಿಸಬಹುದು; ಅಂತಹ ಬದಲಾವಣೆಗಳು ಕೃಷಿ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳ ಮೇಲೆ ಪ್ರಭಾವ ಬೀರಬಹುದು.
ತಳಿಗಾರರು ವಿಶ್ವಾಸಾರ್ಹ ಆನುವಂಶಿಕ ಗುರುತುಗಳನ್ನು ಪ್ರತಿರೋಧ, ಮುಕ್ತಾಯ ಅಥವಾ ಇಳುವರಿ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳೊಂದಿಗೆ ಸಂಪರ್ಕಿಸಬಹುದು. ಮಾರ್ಕರ್-ಸಹಾಯದ ಆಯ್ಕೆಯು ತಳಿ ತಲೆಮಾರುಗಳಾದ್ಯಂತ ಉಪಯುಕ್ತ ಪ್ರದೇಶಗಳನ್ನು ಟ್ರ್ಯಾಕ್ ಮಾಡುತ್ತದೆ; ಜೀನೋಮಿಕ್ ಭವಿಷ್ಯವು ಅನೇಕ ಸಣ್ಣ ಆನುವಂಶಿಕ ಪರಿಣಾಮಗಳನ್ನು ಸಂಯೋಜಿಸುತ್ತದೆ.
ವಿಲ್ಟ್ ಮತ್ತು ಸ್ಟೆರಿಲಿಟಿ ಮೊಸಾಯಿಕ್ ಕಾಯಿಲೆಯು ಗಂಭೀರವಾದ ತೊಗರಿ ನಷ್ಟವನ್ನು ಉಂಟುಮಾಡುತ್ತದೆ. ಹಿಂದಿನ ಕೆಲಸವು ಆಶಾ ಮತ್ತು ಸಂಬಂಧಿತ ವಸ್ತುಗಳ ಒಳಗೆ ಪ್ರತಿರೋಧಕ ವಂಶವಾಹಿಗಳು ಮತ್ತು ಮಾರ್ಕರ್ಗಳನ್ನು ಗುರುತಿಸಿತು. ಉತ್ತಮವಾದ ಉಲ್ಲೇಖವು ಆ ಹುಡುಕಾಟಗಳನ್ನು ಚುರುಕುಗೊಳಿಸುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ತಪ್ಪು ಸ್ಥಳಗಳನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ.
ಸಂಶೋಧಕರು ಬರ ಸಹಿಷ್ಣುತೆ, ಹೂಬಿಡುವ ಸಮಯ ಮತ್ತು ಪಾಡ್ ಬೆಳವಣಿಗೆಯನ್ನು ಸಹ ಅಧ್ಯಯನ ಮಾಡಬಹುದು. ಆದರೆ ಜೀನ್ಗಳು ಮಣ್ಣು ಮತ್ತು ಹವಾಮಾನದೊಂದಿಗೆ ಸಂವಹನ ನಡೆಸುವುದರಿಂದ ಕ್ಷೇತ್ರ ಪ್ರಯೋಗಗಳು ಅತ್ಯಗತ್ಯವಾಗಿರುತ್ತವೆ; ಪ್ರಯೋಗಾಲಯದ ಮುನ್ನೋಟಗಳು ಬಹು-ಸ್ಥಳದ ಮೌಲ್ಯಮಾಪನವನ್ನು ಬದಲಾಯಿಸಲು ಸಾಧ್ಯವಿಲ್ಲ.
Why crop diversity remains essential
ಆಶಾ ಮೌಲ್ಯಯುತವಾಗಿದೆ, ಆದರೆ ಒಂದು ಆನುವಂಶಿಕ ಹಿನ್ನೆಲೆಯನ್ನು ಅವಲಂಬಿಸಿರುವುದು ಭವಿಷ್ಯದ ಆಯ್ಕೆಗಳನ್ನು ಕಿರಿದಾಗಿಸುತ್ತದೆ. ಲ್ಯಾಂಡ್ರೇಸ್ಗಳು ವಿಭಿನ್ನ ಭೂದೃಶ್ಯಗಳಾದ್ಯಂತ ರೈತರು ಆಕಾರದಲ್ಲಿರುವ ರೂಪಾಂತರಗಳನ್ನು ಒಯ್ಯುತ್ತವೆ; ಕಾಡು ಕಾಜನಸ್ ಸಂಬಂಧಿಗಳು ಮತ್ತಷ್ಟು ಪ್ರತಿರೋಧಕ ವಂಶವಾಹಿಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿರಬಹುದು.
ಜೀನ್ಬ್ಯಾಂಕ್ಗಳು ಬೀಜಗಳನ್ನು ಸಂರಕ್ಷಿಸುತ್ತವೆ, ಆದರೆ ಸಮುದಾಯದ ಸಂರಕ್ಷಣೆಯು ಹೊಲಗಳಲ್ಲಿ ವಿಕಸನಗೊಳ್ಳುತ್ತಿರುವ ಪ್ರಭೇದಗಳನ್ನು ಇರಿಸುತ್ತದೆ. ತಳಿ ಕಾರ್ಯಕ್ರಮಗಳಿಗೆ ಮೂಲಗಳು ಮತ್ತು ನ್ಯಾಯೋಚಿತ ಪ್ರವೇಶ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳೆರಡೂ ಬೇಕಾಗುತ್ತವೆ; ರೈತರ ಜ್ಞಾನವು ಅನ್ವಯವಾಗುವ ಕಾನೂನಿನಡಿಯಲ್ಲಿ ಮನ್ನಣೆಯನ್ನು ಪಡೆಯಬೇಕು.
ಹವಾಮಾನ ಬದಲಾವಣೆಯು ಶಾಖ, ಮಳೆ ಮತ್ತು ಕೀಟಗಳ ಒತ್ತಡವನ್ನು ಒಟ್ಟಿಗೆ ಬದಲಾಯಿಸಬಹುದು. ಭವಿಷ್ಯದ ಪ್ರತಿಯೊಂದು ಸ್ಥಿತಿಯನ್ನು ಯಾವುದೇ ಒಂದು ಜೀನ್ ನಿರ್ವಹಿಸಲು ಸಾಧ್ಯವಿಲ್ಲ. ವಿಶಾಲವಾದ ವೈವಿಧ್ಯತೆಯು ರುಚಿ, ಅಡುಗೆ ಗುಣಮಟ್ಟ ಮತ್ತು ಸ್ಥಳೀಯ ಆದ್ಯತೆಯೊಂದಿಗೆ ಸ್ಥಿತಿಸ್ಥಾಪಕತ್ವವನ್ನು ಸಂಯೋಜಿಸಲು ತಳಿಗಾರರಿಗೆ ಅನುವು ಮಾಡಿಕೊಡುತ್ತದೆ.
From sequence to farm impact
ಪ್ರವೇಶಿಸಬಹುದಾದ ತಳಿ ಪೈಪ್ಲೈನ್ಗಳ ಮೂಲಕ ಮಾತ್ರ ಜೀನೋಮಿಕ್ ಡೇಟಾ ಉಪಯುಕ್ತವಾಗುತ್ತದೆ; ಸಾರ್ವಜನಿಕ ಸಂಸ್ಥೆಗಳಿಗೆ ಕಂಪ್ಯೂಟಿಂಗ್, ಫಿನೋಟೈಪಿಂಗ್ ಮತ್ತು ಬೀಜ-ಗುಣಾಕಾರ ಸಾಮರ್ಥ್ಯದ ಅಗತ್ಯವಿದೆ. ಸಣ್ಣ ಸಂತಾನೋತ್ಪತ್ತಿ ಕಾರ್ಯಕ್ರಮಗಳಿಗೆ ಕಚ್ಚಾ ಅನುಕ್ರಮ ಫೈಲ್ಗಳಿಗಿಂತ ಬಳಸಬಹುದಾದ ಮಾರ್ಕರ್ಗಳ ಅಗತ್ಯವಿರುತ್ತದೆ.
ಹೊಸ ಪ್ರಭೇದಗಳಿಗೆ ಪರೀಕ್ಷೆ, ಬಿಡುಗಡೆ ಮತ್ತು ಗುಣಮಟ್ಟದ ಬೀಜ ಉತ್ಪಾದನೆ ಅಗತ್ಯವಿರುತ್ತದೆ; ನಂತರ ರೈತರು ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯು ಸ್ಥಳೀಯ ಅಗತ್ಯಗಳಿಗೆ ಹೊಂದಿಕೆಯಾಗುತ್ತದೆಯೇ ಎಂಬುದನ್ನು ಮೌಲ್ಯಮಾಪನ ಮಾಡುತ್ತಾರೆ. ಉಲ್ಲೇಖ ಜೀನೋಮ್ ಲಭ್ಯವಾದ ನಂತರ ಈ ಹಂತಗಳು ವರ್ಷಗಳನ್ನು ತೆಗೆದುಕೊಳ್ಳಬಹುದು.
ತೆರೆದ ಡೇಟಾವು ನ್ಯಾಯಸಮ್ಮತವಾದ ಜರ್ಮ್ಪ್ಲಾಸಂ (germplasm) ಹಕ್ಕುಗಳನ್ನು ರಕ್ಷಿಸುವಾಗ ಸಹಯೋಗವನ್ನು ವೇಗಗೊಳಿಸುತ್ತದೆ. ಸ್ಪಷ್ಟ ಮೆಟಾಡೇಟಾ ಉಲ್ಲೇಖ ನಿರ್ದೇಶಾಂಕಗಳು ಮತ್ತು ಕ್ಷೇತ್ರ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯ ನಡುವಿನ ಗೊಂದಲವನ್ನು ತಡೆಯುತ್ತದೆ. ದೀರ್ಘಾವಧಿಯ ಕ್ಯುರೇಶನ್ ಜೀನೋಮ್ ಅನ್ನು ಉಪಯುಕ್ತವಾಗಿರಿಸುತ್ತದೆ.
Conclusion
ಆಶಾ ಅಸೆಂಬ್ಲಿ ತೊಗರಿಯ ಜೆನೆಟಿಕ್ ನಕ್ಷೆಯಲ್ಲಿ ಪ್ರಮುಖ ಅಂತರವನ್ನು ಮುಚ್ಚುತ್ತದೆ. ಇದರ ಕೃಷಿ ಮೌಲ್ಯವು ವೈವಿಧ್ಯಮಯ ಜರ್ಮ್ಪ್ಲಾಸಂ, ಕಠಿಣ ಪ್ರಯೋಗಗಳು ಮತ್ತು ವಿಶ್ವಾಸಾರ್ಹ ಬೀಜ ವಿತರಣೆಯ ಮೂಲಕ ಹೊರಹೊಮ್ಮುತ್ತದೆ.