शोधकर्ताओं ने फ्रैंटोयो, लेक्किनो जीनोम का मानचित्रण पूरा किया।
दो साल की कड़ी मेहनत के बाद, शोधकर्ता यह पहचानने के एक कदम करीब हैं कि कुछ जैतून की फसलें जलवायु परिवर्तन के प्रभावों के प्रति अधिक लचीली क्यों होती हैं।
शोधकर्ताओं की एक अंतरराष्ट्रीय टीम ने लेक्किनो और फ्रैंटियो जैतून के पेड़ की किस्मों के पूरे जीनोम का मानचित्रण किया है।
दो मूल इतालवी किस्मों का जीनोमिक मैपिंग, जो अब दर्जनों देशों में उगाई जाती हैं, शोधकर्ताओं को इन्हें तुलना करने में सक्षम बनाएगा और जैतून के पेड़ों के आनुवंशिकी की गहरी समझ के लिए मार्ग प्रशस्त करेगा।
लुका सेबास्टियानी ने कहा, "जलवायु परिवर्तन के समय में, जैतून के पेड़ों के जीनोमिक्स के बारे में अधिक जानने का मतलब है यह जानना कि वे पेड़ प्रमुख और कभी-कभी नए पर्यावरणीय तनावों पर कैसे प्रतिक्रिया करते हैं।"
सीक्वेंसिंग हमें एक ऐसी शब्दावली प्रदान करती है जिससे यह समझा जा सके कि ये दो किस्में भिन्न क्यों हैं।
अध्ययन के समन्वयक, जो पिसानो के स्कुओला सुपेरियोर सेंट'आना में बागवानी विज्ञान के पूर्ण प्रोफेसर भी हैं, ने ऑलिव ऑयल टाइम्स को बताया कि जीनोमिक्स भूमध्यसागरीय बेसिन में अधिक लचीले जैतून के बागों को जन्म दे सकता है।
सेबास्टियानी ने कहा, "जलवायु परिवर्तन के अनुकूल होने के लिए, हमें प्रतिरोधी जीनोटाइप के साथ-साथ उपयुक्त कृषि तकनीकों की भी आवश्यकता है।" "अगर पानी की कमी है, तो सिंचाई की आवश्यकता होगी, लेकिन ऐसे किस्मों की भी आवश्यकता होगी जो पानी का कुशलतापूर्वक उपयोग करें। उच्च तापमान, नए रोगजनकों के प्रति संवेदनशीलता और कीटों के हमलों से संबंधित चुनौतियाँ भी हैं।"
उन्होंने आगे कहा, "जीन मैपिंग उन उपकरणों में से एक है जो हमें अधिक तेजी से समाधान खोजने में मदद कर सकता है।"
हालांकि जैतून के पेड़ में जीन एडिटिंग अभी अपनी प्रारंभिक अवस्था में है, लेकिन दोनों किस्मों के जीनोम की तुलना करने से पारंपरिक प्रजनन कार्यक्रमों की तुलना में अधिक तेजी से अधिक लचीले पेड़ तैयार किए जा सकते हैं।
आनुवंशिकी बनाम जीनोमिक्स
आनुवंशिकी व्यक्तिगत जीनों का अध्ययन है, कि वे लक्षणों और वंशानुक्रम को कैसे प्रभावित करते हैं। जीनोमिक्स जीनोम में मौजूद सभी जीनों और उनके आपसी तथा पर्यावरण के साथ अंतःक्रियाओं का अध्ययन है।
फ्रैंटोइओ और लेक्किनो दोनों का वैज्ञानिक साहित्य में अच्छी तरह से दस्तावेजीकरण किया गया है, साथ ही पर्यावरणीय तनाव से निपटने में उनका व्यवहार भी।
"सूखे और विशेष रूप से लवणता, दोनों के प्रति उनकी प्रतिक्रियाएँ बहुत ही रोचक मॉडल हैं, क्योंकि फ्रैंटोइओ सहिष्णु है, जबकि लेक्किनो कम सहिष्णु है," सेबास्टियानी ने कहा।
"हम इस अंतर के पीछे की कार्यप्रणाली को समझने के लिए वर्षों से काम कर रहे हैं, लेकिन जीनोमिक डेटा के बिना, यह पूरी तरह से समझना हमेशा मुश्किल था कि कौन से जीन शामिल हो सकते हैं," उन्होंने आगे कहा।
यह भी देखें: उच्च फेनोल सामग्री वाले जैतून एंथ्रैक्नोस के प्रति अधिक प्रतिरोधीसेबास्टियानी ने कहा, "सीक्वेंसिंग हमें एक ऐसी शब्दावली प्रदान करती है जिससे यह समझा जा सके कि ये दो किस्में अलग क्यों हैं।"
शोधकर्ताओं के अनुसार, पारंपरिक प्रजनन के माध्यम से जैतून की किस्मों का चयन करने की आम प्रथा समय लेने वाली है और हमेशा सर्वोत्तम परिणाम नहीं देती है।
अपने पेपर में, शोधकर्ताओं ने उल्लेख किया कि मिश्रित परिणाम सामने आते हैं क्योंकि "जीन के स्थान और संरचना पर सटीक आणविक जानकारी काफी हद तक अनुपस्थित है।" वैज्ञानिकों को मैपिंग पूरी करने में दो साल से अधिक का समय लगा।
सेबास्टियानी ने कहा, "हमने इसे इटली की राष्ट्रीय पुनर्प्राप्ति और लचीलापन योजना से मिले धन और इस तथ्य की बदौलत बनाया कि हम एक काफी बड़ा समूह हैं," जिसमें एरिज़ोना विश्वविद्यालय और सऊदी अरब में किंग अब्दुल्ला विश्वविद्यालय ऑफ साइंस एंड टेक्नोलॉजी के सहयोगी भी शामिल थे।
दोनों किस्मों में लॉन्ग टर्मिनल रिपीट्स का एक उच्च प्रतिशत पाया गया, जो उनके जीनोम में एक महत्वपूर्ण समानता का संकेत देता है।
दोहराए जाने वाले डीएनए अनुक्रम यादृच्छिक नहीं होते हैं, क्योंकि वे विकास द्वारा आकार दिए जाते हैं और वे महत्वपूर्ण भूमिकाएँ निभा सकते हैं, जैसे कि जीनोम की स्थिरता और अखंडता को बनाए रखने में मदद करना।
सेबास्टियानी ने कहा, "हम अभी तक यह अच्छी तरह से नहीं जानते हैं कि जीनोम के विभिन्न भाग कैसे परस्पर क्रिया करते हैं।" "अब जब हमारे पास विभिन्न किस्मों में यह जानकारी है, तो हम उन अंतरों को देखना शुरू कर सकते हैं, और यह आने वाले वर्षों में हमें प्रजाति को बेहतर ढंग से समझने में मदद कर सकता है।"
उन्होंने दो किस्मों के जीनोम का मानचित्रण करने में शोधकर्ताओं को जो चुनौती का सामना करना पड़ा, उसकी तुलना एक जिगसॉ पहेली को पूरा करने से की, जिसमें आधे टुकड़े एक साफ नीले आकाश के होते हैं।
उन्होंने कहा, "ऐसे मामले में, बहुत सारी भिन्नताओं वाले पहेली के टुकड़ों को जोड़ने की तुलना में उन्हें जोड़ना कहीं अधिक जटिल होता है।" "जैतून में यह एक समस्या है, क्योंकि हमारे पास कई अत्यधिक दोहराए जाने वाले क्षेत्र हैं।"
जीनोम के भीतर जीनों की स्थिति का पता लगाना, कच्चे डीएनए अनुक्रमों को व्यावहारिक ज्ञान में बदलने के लिए मौलिक है, और यह शोधकर्ताओं को किसी जीन को एक विशिष्ट लक्षण, जैसे उपज, तेल की संरचना, या कीटों और बीमारियों के प्रति प्रतिरोध से जोड़ने में मदद करता है।
यह ज्ञान प्रजनन कार्यक्रमों को गति देता है, धीमी, यादृच्छिक चयन की जगह लक्षित दृष्टिकोणों को अपनाता है।
जीन की स्थिति यह भी प्रकट करती है कि वे कैसे नियंत्रित होते हैं और परस्पर क्रिया करते हैं, जिससे अनुकूलन और पालतू बनाने की प्रक्रियाओं में अंतर्दृष्टि मिलती है।
जैतून में, सटीक मानचित्र वैज्ञानिकों को किस्मों की तुलना करने, विकासवादी परिवर्तनों का पता लगाने, और अधिक लचीली और उच्च-गुणवत्ता वाली किस्में विकसित करने के लिए मार्कर-सहायक प्रजनन या जीन संपादन जैसे सटीक उपकरणों को डिजाइन करने में सक्षम बनाते हैं।
सेबास्टियानी ने कहा, "यह उच्च-गुणवत्ता वाली मैपिंग केवल तभी की जा सकती है जब आपके पास बहुत बड़े खंडों को अनुक्रमित करने वाली तकनीकें हों, जो इसे आसान बनाती हैं।"
"इन वर्षों में, तकनीकों में एक बड़ी विकासवादी प्रगति हुई है," उन्होंने आगे कहा। "आज हमारे पास पैकबायो (PacBio) है, जो लंबे डीएनए खंडों के अनुक्रमण की अनुमति देता है, जो पहले संभव नहीं था।"
मिट्टी की लवणता या सूखे जैसी तनाव की स्थिति में, केवल कुछ ही जीन शामिल हो सकते हैं, और दो किस्मों के बीच अंतर देखा जाता है।
सेबास्टियानी ने कहा, "जीन की संरचना में एक छोटा सा अंतर, या यहां तक कि प्रमोटर क्षेत्र में भी, जो यह नियंत्रित करता है कि जीन कितना कार्य करता है, किसी जीन को बिल्कुल काम न करने, कम सक्रिय होने, या अधिक सक्रिय होने का कारण बन सकता है।"
उन्होंने कहा कि अंतर की पहचान करना और उन्हें समझना महत्वपूर्ण है।
"यदि मैं यह समझता हूँ कि किसी निश्चित प्रकार के तनाव में शामिल एक जीन का फ्रैंटियो में एक संरचना है और लेक्किनो में दूसरी, और यह फ्रैंटियो में बेहतर और लेक्किनो में खराब काम करता है, तो मैं जीन अभिव्यक्ति विश्लेषण तकनीकों, आरएनए सीक्वेंसिंग या अन्य तकनीकों का उपयोग करके यह भी देख सकता हूँ कि क्या वह संरचनात्मक भिन्नता गतिविधि को प्रभावित करती है," सेबास्टियानी ने कहा।
"अगर मुझे पता चलता है कि ऐसा होता है, तो अब हमारे पास आनुवंशिक संपादन भी है," उन्होंने आगे कहा। "जैतून में, यह अभी तक बहुत प्रभावी नहीं है, लेकिन मैं लेसिन्नो जीन को फिर से लिख सकता हूं ताकि वह फ्रैंटोइओ जीन के रूप की नकल करे, उस जानकारी को स्थानांतरित करके ताकि यह अलग तरह से काम करे।"
हालांकि, सेबास्टियानी ने समझाया कि अन्य प्रजातियों की तुलना में जैतून के पेड़ के जीनों को संपादित करने पर शोध अभी भी अपने शुरुआती प्रयोग के चरण में है।
सेबास्टियानी ने कहा, "मैं अपने समूह के साथ पॉपलर [विलो के 35 प्रजातियों का वंश] पर भी काम करता हूँ। पॉपलर में, हम इसे पहले ही कर सकते हैं। जैतून के पेड़ों में, समस्या अभी भी इन संपादन तकनीकों के साथ रूपांतरण की कठिनाइयाँ हैं; इसमें साल लग सकते हैं।"
हालांकि जीन संपादन तकनीक में तेजी से प्रगति हुई है, सेबास्टियानी ने स्वीकार किया कि यह अनुमान लगाना असंभव था कि इसमें कितना समय लग सकता है।
फिर भी, उन्हें उम्मीद है कि जीनोमिक्स और संबंधित प्रौद्योगिकियों के त्वरित विकास का पिछले दृष्टिकोणों की तुलना में अपेक्षाकृत कम समय में प्रभाव पड़ सकता है।
"आज, पारंपरिक तकनीकों का उपयोग करते हुए भी, लेकिन आणविक जीव विज्ञान की सहायता से, यदि मैं लवण सहनशीलता स्थानांतरित करने के लिए लेसिन्नो और फ्रैंटियो को क्रॉस करता हूँ, तो मुझे पौधे के बढ़ने तक इंतजार करना होगा और फिर उसका परीक्षण करना होगा। इसमें बहुत लंबा समय लगता है," उन्होंने कहा।
सेबास्टियानी ने आगे कहा, "इसके बजाय अगर मैं सीधे जीन की संरचना को देखूं, तो मैं इसे जीनोमिक्स या अन्य तकनीकों से पहले से ही ट्रैक कर सकता हूं।" "आज मैं कम लागत पर पूरे जीनोम का अनुक्रमण भी कर सकता हूं, और चूंकि मेरे पास पहले से ही संदर्भ जीनोम है, मैं ठीक-ठीक देख सकता हूं कि वह जीन कहां है और किस स्थिति में है।"
"मैं लेक्किनो को लेकर, यह जानते हुए कि दो या तीन जीन सहनशीलता बढ़ाते हैं, केवल उन्हीं में संशोधन कर सकता हूँ," उन्होंने कहा। "संपादन के साथ, अगर सब कुछ ठीक रहा, तो एक या दो साल में, यह प्रयोगशाला में किया जा सकता है। यह एक बड़ा कदम आगे होगा।"
जैव-सूचना विज्ञान और जैतून के पेड़ के जीनों का मानचित्रण जैतून की खेती के लिए एक नए दृष्टिकोण का मार्ग प्रशस्त कर सकता है।
जहाँ पारंपरिक खेती में अक्सर सदियों पुराने जैतून के बाग शामिल होते हैं, वहीं जीन-संपादित जैतून की किस्मों से लगाए गए नए बाग, गर्म और शुष्क भूमध्यसागरीय जलवायु की पृष्ठभूमि में उत्पादन का समर्थन करने में महत्वपूर्ण साबित हो सकते हैं।
सेबास्टियानी ने कहा, "इस तरह का नया ज्ञान उत्पादकता, नवाचार और उत्पादकों के लिए समाधानों में बदलाव ला सकता है।"
शोध टीम नई जीनोमिक जानकारी का उपयोग दो किस्मों के बीच लवण तनाव की प्रतिक्रिया में अंतर की गहरी समझ हासिल करने के लिए करेगी।
सेबास्टियानी ने निष्कर्ष निकाला, "हम यह भी योजना बना रहे हैं कि, यदि संभव हो, तो हम अन्य तनावों, जिनमें प्रदूषक भी शामिल हैं, के प्रति उनकी प्रतिक्रियाओं के लिए हमें रुचि रखने वाली और अधिक किस्मों का अनुक्रमण करें।" "हम निश्चित रूप से तंत्र को बेहतर ढंग से समझने के लिए जीनोमिक्स का उपयोग करेंगे।"