शोधकर्ताओं ने एक उपन्यास जीन की खोज की जो अधिक लचीला मकई फसलों का नेतृत्व कर सके
By Republic Times, 12:46:36 PM | March 21
अंतरराष्ट्रीय शोधकर्ताओं की एक पेन स्टेट की अगुवाई वाली टीम के अनुसार, एक दशक से अधिक के शोध में फैले वैश्विक अध्ययन में प्रकाशित एक नई खोज से मक्का की फसलों का प्रजनन हो सकता है जो सूखे और कम नाइट्रोजन वाली मिट्टी की स्थिति को सहन कर सकती है, जिससे वैश्विक भोजन कम हो सकता है। सुरक्षा।
कार्यवाही में प्रकाशित निष्कर्षों के अनुसार, शोधकर्ताओं ने एक ट्रांसक्रिप्शन कारक (डीएनए को आरएनए में परिवर्तित करने के लिए उपयोगी प्रोटीन) के जीन एन्कोडिंग की पहचान की है जो एक महत्वपूर्ण विशेषता के विकास के लिए जिम्मेदार आनुवंशिक अनुक्रम को सक्रिय करता है जो मकई की जड़ों को अधिक पानी और पोषक तत्व प्राप्त करने की अनुमति देता है। राष्ट्रीय विज्ञान अकादमी के।
अनुसंधान दल के नेता जोनाथन लिंच के अनुसार, वनस्पति विज्ञान के प्रतिष्ठित प्रोफेसर, जो देखने योग्य गुण, या फेनोटाइप, को रूट कॉर्टिकल एरेन्काइमा कहा जाता है और इसके परिणामस्वरूप जड़ों में वायु मार्ग का निर्माण होता है। उनके पेन स्टेट सहयोगियों ने पाया कि यह जीनोटाइप जड़ों को चयापचय रूप से सस्ता बनाता है, जिससे उन्हें मिट्टी का बेहतर पता लगाने और सूखी, बंजर मिट्टी से अधिक पानी और पोषक तत्व प्राप्त करने की अनुमति मिलती है।
लिंच के अनुसार, विशेषता के अंतर्निहित आनुवंशिक तंत्र की पहचान अब एक प्रजनन लक्ष्य बनाती है, जिसका कृषि विज्ञान महाविद्यालय में अनुसंधान समूह संयुक्त राज्य अमेरिका, एशिया, लैटिन अमेरिका में तीन दशकों से अधिक समय से मकई और फलियों में मूल लक्षणों का अध्ययन कर रहा है। फसल प्रदर्शन में सुधार के लक्ष्य के साथ यूरोप और अफ्रीका।
हन्ना श्नाइडर, एक पूर्व पीएचडी छात्र और लिंच लैब में पोस्टडॉक्टोरल विद्वान, अब नीदरलैंड में वैगनिंगेन यूनिवर्सिटी एंड रिसर्च में क्रॉप फिजियोलॉजी की सहायक प्रोफेसर हैं। काम में, उसने कम समय में हजारों जड़ों पर "हाई-थ्रूपुट फेनोटाइपिंग" करने के लिए पूर्व पेन स्टेट रिसर्च में बनाई गई मजबूत जेनेटिक तकनीकों को नियोजित किया।
उसने जीन की खोज की- एक "bHLH121 ट्रांसक्रिप्शन फ़ैक्टर" - जो कॉर्न को लेजर एब्लेशन टोमोग्राफी और एनाटोमिक्स पाइपलाइन जैसी तकनीकों के साथ-साथ जीनोम-वाइड एसोसिएशन विश्लेषण का उपयोग करके रूट कॉर्टिकल एरेन्काइमा को व्यक्त करने का कारण बनता है। हालांकि, श्नाइडर ने कहा कि मूल विशेषता के आनुवंशिक आधारों को खोजने और फिर सत्यापित करने में समय लगा।
"हमने क्षेत्र अध्ययन शुरू किया जिसके कारण 2010 में इस अध्ययन का नेतृत्व किया, पेंसिल्वेनिया, एरिजोना, विस्कॉन्सिन और दक्षिण अफ्रीका में साइटों पर मक्का की 500 से अधिक पंक्तियों की खेती की," उसने समझाया। "मैंने उन सभी जगहों पर काम किया। हमने इस बात के अकाट्य प्रमाण देखे कि हमने रूट कॉर्टिकल एरेन्काइमा से जुड़े एक जीन की खोज की थी।"
फिर भी, श्नाइडर के अनुसार, अवधारणा को प्रदर्शित करने में काफी समय लगा। प्रतिलेखन कारक और रूट कॉर्टिकल एरेन्काइमा की स्थापना के बीच कारण संबंध को प्रदर्शित करने के लिए, शोधकर्ताओं ने CRISPR/Cas9 जीन-संपादन प्रणाली और जीन नॉकआउट जैसी आनुवंशिक हेरफेर तकनीकों का उपयोग करके कई उत्परिवर्ती मकई लाइनों का उत्पादन किया।
उन्होंने समझाया, "न केवल उन पंक्तियों का उत्पादन करने में सालों लग गए, बल्कि इस जीन के कार्य को प्रमाणित करने के लिए उन्हें अलग-अलग सेटिंग्स में फेनोटाइप करने के लिए भी वर्षों की आवश्यकता थी।" "हमने इस पर दस वर्षों तक काम किया, यह सुनिश्चित करने के लिए हमारे निष्कर्षों की पुष्टि और सत्यापन किया कि यह जीन और ट्रांसक्रिप्शन कारक है जो रूट कॉर्टिकल एरेन्काइमा उत्पादन को नियंत्रित करता है। क्षेत्र में काम करना, परिपक्व पौधों की जड़ों को खोदना और फेनोटाइप करना, एक समय लेने वाला कार्य था "
शोधकर्ताओं के अनुसार, कार्यात्मक जांच से पता चला है कि bHLH121 जीन के साथ एक उत्परिवर्ती मकई लाइन ने दस्तक दी और जीन के साथ एक CRISPR/Cas9 उत्परिवर्ती लाइन ने अपने कार्य को कम करने के लिए बदल दिया, दोनों ने रूट कॉर्टिकल एरेन्काइमा विकास को कम दिखाया। वाइल्ड टाइप कॉर्न लाइन की तुलना में, एक ओवरएक्सप्रेशन लाइन काफी अधिक रूट कॉर्टिकल एरेन्काइमा का गठन करती है।
शोधकर्ताओं के अनुसार, खराब पानी और विभिन्न मिट्टी की स्थितियों में नाइट्रोजन की उपलब्धता के तहत इन पंक्तियों के लक्षण वर्णन से पता चला है कि बीएचएलएच 121 जीन रूट कॉर्टिकल एरेन्काइमा के विकास के लिए आवश्यक है। इसके अलावा, उनका मानना है कि रूट कॉर्टिकल एरेन्काइमा गठन में bHLH121 जीन की भूमिका का समग्र सत्यापन पौधों के प्रजनकों के लिए मिट्टी की खोज में वृद्धि के साथ किस्मों का चयन करने के लिए एक नया मार्कर देता है, और परिणामस्वरूप खराब परिस्थितियों में उपज देता है।
यह खोज लिंच के लिए पेन स्टेट में 30 साल के काम के समापन का प्रतिनिधित्व करती है, जो इस साल के अंत में प्लांट साइंसेज विभाग के संकाय से सेवानिवृत्त होने की तैयारी कर रही है।
"ये निष्कर्ष पेन स्टेट और अन्य जगहों पर कई वर्षों से हमारे साथ काम करने वाले कई लोगों का परिणाम हैं," उन्होंने समझाया। "हमने एरेन्काइमा ट्रेट के कार्य की खोज की और फिर इससे जुड़े जीन की खोज की। यह पेन स्टेट में विकसित तकनीक द्वारा संभव बनाया गया था, जैसे शोवेलोमिक्स (क्षेत्र में जड़ों को खोदना), लेजर एब्लेशन टोमोग्राफी और एनाटॉमिक्स पाइपलाइन। हमने सभी को संयुक्त किया। इस काम में उन लोगों की। ”
लिंच ने आगे कहा कि निष्कर्ष महत्वपूर्ण हैं क्योंकि एक महत्वपूर्ण विशेषता के लिए जिम्मेदार जीन को उजागर करने से पौधों को सूखे की सहनशीलता में सुधार हुआ है और जलवायु परिवर्तन के मुकाबले नाइट्रोजन और फास्फोरस संग्रह महत्वपूर्ण है।
"वे अत्यंत महत्वपूर्ण कौशल हैं, यहाँ संयुक्त राज्य अमेरिका और दुनिया भर में," उन्होंने टिप्पणी की। "सूखा मकई उत्पादकों के लिए सबसे बड़ा जोखिम पैदा करता है और जलवायु परिवर्तन के परिणामस्वरूप बिगड़ रहा है, और नाइट्रोजन मकई उत्पादन का सबसे महंगा घटक है, दोनों वित्तीय और पर्यावरण की दृष्टि से। पोषक तत्वों के लिए मैला ढोने में अधिक कुशल मक्का लाइनों का प्रजनन एक महत्वपूर्ण होगा उन्नति।"
कैथलीन ब्राउन, अब प्लांट स्ट्रेस बायोलॉजी के सेवानिवृत्त प्रोफेसर, मेरेडिथ हैनलॉन, पोस्टडॉक्टोरल स्कॉलर, प्लांट साइंस विभाग, स्टेफ़नी क्लेन, प्लांट साइंस में डॉक्टरेट की छात्रा, और कोडी डेप्यू, पोस्टडॉक्टोरल स्कॉलर, प्लांट साइंस विभाग; और वाई लोर, शॉन केपलर, और ज़िया झांग, एग्रोनॉमी विभाग और विस्कॉन्सिन क्रॉप इनोवेशन सेंटर, विस्कॉन्सिन विश्वविद्यालय; और पेटोमपोंग सेंगविलई, जीव विज्ञान विभाग, जेने डेविस, राहुल भोसले, और मैल्कम बेनेट, फ्यूचर फूड बीकन और बायोसाइंसेज विभाग, नॉटिंघम विश्वविद्यालय, लॉघबरो, यूके; और अदिति बोरकर, स्कूल ऑफ वेटरनरी मेडिसिन एंड साइंस, नॉटिंघम विश्वविद्यालय, सटन बोनिंगटन, यूके।
इस शोध को यूएस डिपार्टमेंट ऑफ एनर्जी, हॉवर्ड जी बफेट फाउंडेशन और यूएस डिपार्टमेंट ऑफ एग्रीकल्चर के नेशनल इंस्टीट्यूट ऑफ फूड एंड एग्रीकल्चर द्वारा वित्त पोषित किया गया था।
