जलवायु अनुकूल फसलों के प्रजनन में सहायता के लिए नवीन जीन की खोज

शोधकर्ताओं ने पहली बार खुलासा किया है कि कैसे पौधों में एक प्रमुख जीन उन्हें अपनी ऊर्जा का अधिक कुशलता से उपयोग करने की अनुमति देता है, जिससे वे अधिक जड़ें विकसित कर सकते हैं और अधिक पानी और पोषक तत्व प्राप्त कर सकते हैं।

पेन स्टेट यूनिवर्सिटी के नेतृत्व में और नॉटिंघम विश्वविद्यालय के सहयोग से पादप वैज्ञानिकों की एक अंतरराष्ट्रीय टीम ने इस उपन्यास नियामक जीन (जिसे bHLH121 कहा जाता है) की खोज की है जो मकई की जड़ों को अधिक पानी और पोषक तत्व प्राप्त करने में सक्षम बनाता है। में निष्कर्ष प्रकाशित किए गए हैं राष्ट्रीय विज्ञान अकादमी की कार्यवाही.

जीन जीवित जड़ के ऊतकों (जिन्हें रूट कॉर्टिकल एरेन्काइमा कहा जाता है) के बीच वायु स्थानों के निर्माण को नियंत्रित करता है। जड़ कोशिकाओं के एक बड़े प्रतिशत को वायुस्थानों से बदलने से पौधे को बहुत अधिक ऊर्जा की बचत होती है जो अन्यथा इन सभी जड़ कोशिकाओं को खिलाने के लिए आवश्यक होती है। यह जड़ों को उपापचयी रूप से अधिक कुशल बनाता है, जिससे वे अधिक जड़ें बनाने और मिट्टी का अधिक प्रभावी ढंग से पता लगाने और अधिक पानी और पोषक तत्वों को पकड़ने के लिए सहेजे गए संसाधनों का उपयोग करने में सक्षम होते हैं।

शोधकर्ताओं का सुझाव है कि इस खोज से फसलों के प्रजनन में मदद मिल सकती है जो सूखे और कम नाइट्रोजन वाली मिट्टी की स्थिति का सामना कर सकती है और अंततः वैश्विक खाद्य असुरक्षा को कम कर सकती है।

"इस जीन की पहचान करना और यह कैसे काम करता है, हमें अधिक लचीली फसलें बनाने में सक्षम बनाता है जो पानी और पोषक तत्व तनाव की स्थिति का सामना कर सकते हैं, जिसके परिणामस्वरूप अनुभव किया जा रहा है। जलवायु परिवर्तन,” स्कूल ऑफ बायोसाइंसेस और BBSRC डिस्कवरी फेलो से क्रॉप फंक्शनल जीनोमिक्स में सहायक प्रोफेसर राहुल भोसले कहते हैं।

शोध दल ने पेन स्टेट में पिछले शोध में विकसित शक्तिशाली इमेजिंग टूल का उपयोग किया जिसने हजारों जड़ों में तेजी से कोशिकाओं को मापा। एक इमेजिंग तकनीक लेजर एब्लेशन टोमोग्राफी नामक इस दृष्टिकोण के लिए महत्वपूर्ण था। यह अत्याधुनिक दृष्टिकोण अब नॉटिंघम विश्वविद्यालय में भी उपलब्ध है।

Hannah Schneider, Assistant Professor of Crop Physiology at Wageningen University & Research, Netherlands said, “We first performed the field experiments that went into this study starting in 2010, growing more than 500 lines of corn at sites in Pennsylvania, Arizona, Wisconsin and South Africa,” she said. “I worked at all those locations. We saw convincing evidence that we had located a gene associated with root cortical aerenchyma.”

इस शोध से पता चला कि bHLH121 जीन की कमी वाले म्यूटेंट कॉर्न लाइन्स ने रूट एयर स्पेस फॉर्मेशन को कम दिखाया। इसके विपरीत, ओवरएक्सप्रेसिंग bHLH121 ने अधिक वायु स्थान निर्माण का कारण बना।

कई स्थानों पर उप इष्टतम पानी और नाइट्रोजन उपलब्धता के तहत इन पंक्तियों की विशेषता से पता चला कि bHLH121 जीन की आवश्यकता है जड़ वायु स्थान का निर्माण और उन्नत मृदा अन्वेषण के साथ किस्मों का चयन करने के लिए पादप प्रजनकों के लिए एक नया उपकरण प्रदान करता है, और इस प्रकार उप-इष्टतम परिस्थितियों में उपज देता है।

"ये निष्कर्ष पेन स्टेट में और हमारे साथ सहयोग करने से परे, कई वर्षों से काम कर रहे कई लोगों का परिणाम हैं," उन्होंने कहा। "हमने एरेन्काइमा विशेषता के कार्य की खोज की और फिर इससे जुड़े जीन की खोज की, और, यह उन तकनीकों के कारण आया, जो यहां पेन स्टेट में तैयार की गई हैं, जैसे कि शोवेलोमिक्स-क्षेत्र में जड़ों को खोदना-लेजर एबलेशन टोमोग्राफी और एनाटॉमिक्स पाइपलाइन। हम उन सभी को एक साथ इस काम में लगाते हैं, ”पेन स्टेट के रिसर्च लीड प्रोफेसर जोनाथन लिंच कहते हैं।

परिणाम महत्वपूर्ण हैं, लिंच ने जारी रखा, क्योंकि एक महत्वपूर्ण विशेषता के पीछे एक जीन खोजना जो मदद करने वाला है पौधों बेहतर सूखा सहनशीलता है और बेहतर नाइट्रोजन और फास्फोरस कैप्चर जलवायु परिवर्तन की स्थिति में बड़ा है।

"वे सुपर महत्वपूर्ण गुण हैं - यहां अमेरिका और दुनिया भर में," उन्होंने कहा। "मकई उत्पादकों के लिए सूखा सबसे बड़ा जोखिम है और जलवायु परिवर्तन के साथ बिगड़ रहा है, और नाइट्रोजन वित्तीय और पर्यावरणीय दोनों दृष्टिकोणों से मकई उगाने की सबसे बड़ी लागत है। ब्रीडिंग मकई पोषक तत्वों के लिए मैला ढोने में अधिक कुशल लाइनें एक प्रमुख विकास होगा।"