Why in news?
இந்திய விஞ்ஞானிகள் துவரம்பருப்பு (pigeonpea) ரகமான ஆஷாவிற்கான டெலோமியர்-டு-டெலோமியர் குறிப்பு மரபணுவை (reference genome) முடித்தனர். அசெம்பிளி கடினமான தொடர்ச்சியான பகுதிகள் மற்றும் இரண்டு குரோமோசோம் முனைகளையும் உள்ளடக்கியது. இந்தப் பயிருக்கான இந்தியாவின் முதல் முழுமையான சிறுகுறிப்பு இடைவெளியற்ற குறிப்பு இதுவாகும். வளம் இனப்பெருக்க ஆராய்ச்சியை ஆதரிக்கிறது ஆனால் புதிய வகையை உருவாக்காது.
Background
துவரம்பருப்பு என்பது புரதம் நிறைந்த பருப்பு வகையாகும், இது பரவலாக அர்ஹர் அல்லது தூர் என்று அழைக்கப்படுகிறது. இதன் அறிவியல் பெயர் கஜானஸ் கஜன் (Cajanus cajan), மற்றும் இது ஃபேபேசி (Fabaceae) குடும்பத்தைச் சேர்ந்தது; விவசாயிகள் வெப்பமண்டல மற்றும் துணை வெப்பமண்டல பகுதிகளில் இதனை பயிரிடுகின்றனர்.
பயிரானது பல மழையை நம்பியிருக்கும் மற்றும் அரை வறண்ட விவசாய முறைக்கு பொருந்தும்; அதன் ஆழமான வேர்கள் ஆழமற்ற வேர் கொண்ட பயிர்களுக்கு கிடைக்காத ஈரப்பதத்தை அடையும். வேர் பாக்டீரியா வளிமண்டல நைட்ரஜனை சரிசெய்து மண்ணின் வளத்தை ஆதரிக்கிறது.
துவரம்பருப்பு பொதுவாக தானியங்கள், எண்ணெய் வித்துக்கள் அல்லது பிற பருப்பு வகைகளுடன் வளர்க்கப்படுகிறது. ஊடுபயிர் (Intercropping) உற்பத்தி அபாயத்தை பரப்புகிறது மற்றும் பல்வேறு தாவர உயரங்களில் சூரிய ஒளியைப் பயன்படுத்துகிறது. அதன் தண்டுகள் சில பகுதிகளில் எரிபொருள், தீவனம் மற்றும் வேலி பொருட்கள் ஆகியவற்றை வழங்குகின்றன.
வேறு எந்த நாட்டையும் விட இந்தியா அதிக துவரம்பருப்பை உற்பத்தி செய்து பயன்படுத்துகிறது. மழை, பூச்சிகள் மற்றும் நோய்கள் ஆகியவற்றுடன் உள்நாட்டு உற்பத்தி இன்னும் கடுமையாக மாறுபடும். எனவே விவசாயிகள், ஊட்டச்சத்து மற்றும் உணவு விலைகளுக்கு மகசூல் நிலைத்தன்மை முக்கியமானது.
From early sequencing to a complete reference
இந்திய ஆராய்ச்சியாளர்கள் 2011-12 காலகட்டத்தில் ஆஷா ரகத்திற்கான முக்கியமான வரைவு வரிசையை (draft sequence) உருவாக்கினர். அந்த அசெம்பிளியில் சுமார் 511 மில்லியன் உயர்தர அடிப்படை ஜோடிகள் இருந்தன; இது சுமார் 47,000 புரத-குறியீட்டு மரபணுக்களையும் கணித்துள்ளது.
முந்தைய வேலை ஒரு குரோமோசோமுக்கு ஒரு தொடர்ச்சியான வரிசையை விட வரைவாகவே (draft) இருந்தது. மீண்டும் மீண்டும் வரும் டிஆக்ஸிரைபோநியூக்ளிக் அமிலம் (டிஎன்ஏ) இடைவெளிகள் அல்லது நிச்சயமற்ற வரிசையை ஏற்படுத்தியது; குறுகிய-வாசிப்பு (short-read) வரிசையால் பல சிக்கலான பகுதிகளை கடக்க முடியவில்லை.
நவீன நீண்ட வாசிப்பு (long-read) தளங்கள் மிகப் பெரிய டிஎன்ஏ துண்டுகளைப் பின்பற்றலாம்; மேம்படுத்தப்பட்ட அல்காரிதம்கள் பின்னர் ஒன்றுடன் ஒன்று வாசிப்புகளை (overlapping reads) ஒருங்கிணைத்து மீதமுள்ள பிழைகளை சரிசெய்கின்றன. குரோமோசோம்-உருவாக்கம் மற்றும் ஒளியியல் தரவு அசெம்பிளி கட்டமைப்பை மேலும் சரிபார்க்க முடியும்.
புதிய குறிப்பு ஒவ்வொரு கூடியிருந்த குரோமோசோமின் இரு முனைகளிலும் டெலோமியர்களை (telomeres) அடைகிறது; துவரம்பருப்பின் அடிப்படை தொகுப்பில் பதினொரு குரோமோசோம்கள் உள்ளன. முழுமையான சென்ட்ரோமியர்கள் (centromeres) மற்றும் பிற தொடர்ச்சியான பகுதிகள் வரைவுகளில் அடிக்கடி தவறவிடும் தகவலை வழங்குகின்றன.
What telomere-to-telomere means
டெலோமியர்கள் என்பவை குரோமோசோம் முனைகளைப் பாதுகாக்கும் தொடர்ச்சியான டிஎன்ஏ கட்டமைப்புகளாகும். உயிரணுப் பிரிவின் போது குரோமோசோம்களை பிரிக்க சென்ட்ரோமியர்கள் உதவுகின்றன. இரு பகுதிகளும் விரிவான மறுபடியும் மறுபடியும் அமைப்புகளை உள்ளடக்கியது மற்றும் தொழில்நுட்ப ரீதியாக இணைப்பது கடினம்.
ஒரு டெலோமியர்-டு-டெலோமியர் அசெம்பிளி ஒவ்வொரு குரோமோசோமையும் வரிசை இடைவெளிகள் இல்லாமல் பிரதிநிதித்துவப்படுத்துவதை நோக்கமாகக் கொண்டுள்ளது. "முழுமையாக சிறுகுறிப்பு" (fully annotated) என்பது ஆராய்ச்சியாளர்கள் மரபணுக்கள் மற்றும் பிற அர்த்தமுள்ள அம்சங்களைக் குறித்துள்ளனர். உயிரியல் சான்றுகள் வளரும்போது சிறுகுறிப்பு மேம்படுத்தப்படலாம்.
சாதனை ஆஷா என்ற குறிப்பு மரபணு வகையுடன் தொடர்புடையது, அதன் நிறுவன துவரம்பருப்பு-வரி குறியீடு 87119 ஆகும். இது இதுவரை வரிசைப்படுத்தப்பட்ட முதல் துவரம்பருப்பு மரபணு அல்ல. துவரம்பருப்பிற்காக விவரிக்கப்பட்ட இந்தியாவின் முதல் முழு சிறுகுறிப்பு இடைவெளியற்ற குறிப்பு இதுவாகும்.
How breeders can use the resource
ஒரு முழுமையான மரபணு தொடர்ச்சியான வரிசைகளுக்கு அடுத்ததாக மறைந்திருக்கும் மரபணுக்களை வெளிப்படுத்த முடியும். பெரிய செருகல்கள், நீக்குதல்கள் மற்றும் தலைகீழ் மாற்றங்கள் (inversions) உள்ளிட்ட கட்டமைப்பு மாற்றங்களையும் இது அடையாளம் காண முடியும்; இத்தகைய மாற்றங்கள் விவசாய பண்புகளை பாதிக்கலாம்.
இனப்பெருக்கம் செய்பவர்கள் நம்பகமான மரபணு குறிப்பான்களை (markers) எதிர்ப்பு, முதிர்ச்சி அல்லது மகசூல் பண்புகளுடன் இணைக்க முடியும். மார்க்கர்-உதவி தேர்வு பின்னர் இனப்பெருக்க தலைமுறைகளில் பயனுள்ள பகுதிகளை கண்காணிக்கிறது; மரபணு கணிப்பு பல சிறிய மரபணு விளைவுகளை இணைக்க முடியும்.
வில்ட் மற்றும் ஸ்டெரிலிட்டி மொசைக் (sterility mosaic) நோய் கடுமையான துவரம்பருப்பு இழப்பை ஏற்படுத்துகின்றன. முந்தைய வேலை ஆஷா மற்றும் தொடர்புடைய பொருட்களுக்குள் எதிர்ப்பு மரபணுக்கள் மற்றும் குறிப்பான்களை அடையாளம் கண்டுள்ளது. சிறந்த குறிப்பு அந்த தேடல்களை விரைவுபடுத்தும் மற்றும் தவறான இடங்களைக் குறைக்கும்.
வறட்சி சகிப்புத்தன்மை, பூக்கும் நேரம் மற்றும் காய் வளர்ச்சி ஆகியவற்றை ஆராய்ச்சியாளர்கள் படிக்கலாம். மரபணுக்கள் மண் மற்றும் காலநிலையுடன் தொடர்புகொள்வதால் கள சோதனைகள் அவசியமாக இருக்கும்; ஆய்வக கணிப்புகளால் பல இருப்பிட மதிப்பீட்டை மாற்ற முடியாது.
Why crop diversity remains essential
ஆஷா மதிப்புமிக்கது, ஆனால் ஒரு மரபணு பின்னணியை நம்பியிருப்பது எதிர்கால விருப்பங்களை சுருக்கும். நிலப்பரப்புகள் (Landraces) பல்வேறு நிலப்பரப்புகளில் விவசாயிகளால் வடிவமைக்கப்பட்ட தழுவல்களைக் கொண்டுள்ளன; காட்டு கஜானஸ் (Cajanus) உறவினர்கள் மேலும் எதிர்ப்பு மரபணுக்களை வைத்திருக்கலாம்.
ஜீன் பேங்க்கள் விதைகளைப் பாதுகாக்கின்றன, அதே சமயம் சமூகப் பாதுகாப்பு விவசாய நிலங்களில் வளரும் வகைகளை வைத்திருக்கிறது. இனப்பெருக்க திட்டங்களுக்கு இரண்டு ஆதாரங்களும் நியாயமான அணுகல் ஏற்பாடுகளும் தேவை; விவசாயிகளின் அறிவுக்கும் பொருந்தக்கூடிய சட்டத்தின் கீழ் அங்கீகாரம் கிடைக்க வேண்டும்.
பருவநிலை மாற்றத்தால் வெப்பம், மழை மற்றும் பூச்சி அழுத்தங்கள் ஒன்றாக மாறலாம். எந்த ஒரு மரபணுவும் ஒவ்வொரு எதிர்கால நிலையையும் நிர்வகிக்க முடியாது. பரந்த பன்முகத்தன்மை, சுவை, சமையல் தரம் மற்றும் உள்ளூர் விருப்பத்துடன் மீள்தன்மையை இணைக்க இனப்பெருக்கவாதிகளை அனுமதிக்கிறது.
From sequence to farm impact
அணுகக்கூடிய இனப்பெருக்க பைப்லைன்கள் மூலமாக மட்டுமே மரபணு தரவு பயனுள்ளதாக இருக்கும்; பொது நிறுவனங்களுக்கு கணினி, பினோடைப்பிங் மற்றும் விதை பெருக்க திறன் தேவை. சிறிய இனப்பெருக்க திட்டங்களுக்கும் மூல வரிசை கோப்புகளை (raw sequence files) விட பயன்படுத்தக்கூடிய குறிப்பான்கள் (markers) தேவை.
புதிய வகைகளுக்கு சோதனை, வெளியீடு மற்றும் தரமான விதை உற்பத்தி தேவை; செயல்திறன் உள்ளூர் தேவைகளுக்கு பொருந்துகிறதா என்பதை விவசாயிகள் மதிப்பீடு செய்கிறார்கள். ஒரு குறிப்பு மரபணு கிடைத்த பிறகு இந்த படிகள் பல ஆண்டுகள் ஆகலாம்.
சட்டபூர்வமான ஜெர்ம்பிளாசம் (germplasm) உரிமைகளைப் பாதுகாக்கும் அதே வேளையில் திறந்த தரவு ஒத்துழைப்பைத் துரிதப்படுத்தலாம். தெளிவான மெட்டாடேட்டா குறிப்பு ஆயத்தொலைவுகளுக்கும் புலத்தின் செயல்திறனுக்கும் இடையிலான குழப்பத்தைத் தடுக்கிறது. நீண்ட கால பாதுகாப்பு மரபணுவை பயனுள்ளதாக வைத்திருக்கும்.
Conclusion
ஆஷா அசெம்பிளி துவரம்பருப்பின் மரபணு வரைபடத்தில் ஒரு முக்கிய இடைவெளியை மூடுகிறது. அதன் விவசாய மதிப்பு பலவிதமான ஜெர்ம்பிளாசம், கடுமையான சோதனைகள் மற்றும் நம்பகமான விதை விநியோகம் மூலம் வெளிப்படும்.