1840 च्या आयरिश बटाट्याचा दुष्काळ अन्न सुरक्षेवर वनस्पतींच्या रोगांमुळे होणाऱ्या विनाशकारी परिणामाची आठवण करून देतो. आयर्लंडच्या बटाटा पिकांची नासधूस करणारा त्रास, रोगजनकामुळे फायटोफिथोरा इन्फेस्टन्स, व्यापक दुष्काळ आणि लोकसंख्या घट झाली. तथापि, बटाटे आणि या रोगजनकांमधील लढाई 19 व्या शतकात संपली नाही. किंबहुना, आजही संघर्ष सुरू आहे कारण वनस्पती प्रजनन करणारे आणि शास्त्रज्ञ विकसित होत असलेल्या रोगजनकांना मागे टाकण्यासाठी शर्यत करत आहेत.
नॉर्थ कॅरोलिना स्टेट युनिव्हर्सिटीच्या अलीकडील अभ्यासाने या उत्क्रांतीवादी शस्त्रांच्या शर्यतीवर नवीन प्रकाश टाकला आहे. मध्ये प्रकाशित निसर्ग कम्युनिकेशन्स, हे संशोधन बटाटा वनस्पतीच्या प्रतिरोधक जनुके आणि रोगजनकांच्या प्रभावक जनुकांचे एकाच वेळी विश्लेषण करणारे पहिले आहे - जे रोगजनकांना यजमानाला संक्रमित करण्यास मदत करतात. ऐतिहासिक बटाट्याच्या पानांपासून डीएनएचे परीक्षण करून, संशोधकांना गेल्या शतकात वनस्पती आणि रोगजनक या दोघांची सह-उत्क्रांती शोधण्यात यश आले.
एक ग्राउंडब्रेकिंग दृष्टीकोन
माजी पदवीधर विद्यार्थी ॲलिसन कूंबर आणि प्रोफेसर जीन रिस्टानो यांच्या नेतृत्वाखालील संशोधन पथकाने लक्ष्यित संवर्धन अनुक्रम म्हणून ओळखले जाणारे अत्याधुनिक तंत्र वापरले. या पद्धतीमुळे त्यांना वनस्पती आणि त्याच पानांच्या नमुन्यांवरील रोगजनक या दोन्हींमधून डीएनएचे विशिष्ट तुकडे काढता आले आणि त्यांचे विश्लेषण करता आले. पारंपारिक अभ्यासांमध्ये, संशोधक वनस्पती किंवा रोगजनकांवर लक्ष केंद्रित करतील, परंतु या दुहेरी दृष्टिकोनाने त्यांच्या परस्परसंवादाचे अधिक व्यापक दृश्य दिले.
डॉ. जीन रिस्टानो, विल्यम नील रेनॉल्ड्स, नॉर्थ कॅरोलिना स्टेट युनिव्हर्सिटीमधील वनस्पती पॅथॉलॉजीचे प्रतिष्ठित प्राध्यापक, यांनी या पद्धतीच्या नवीनतेवर जोर दिला:
“आम्ही हे काम 15 वर्षांपूर्वी करू शकलो नसतो कारण जीनोम अनुक्रमित नव्हते. दुहेरी संवर्धन धोरणामुळे आम्हाला यजमान आणि रोगजनक जीनोम दोन्हीचे लक्ष्यित क्षेत्र कॅप्चर करण्याची परवानगी मिळाली, अगदी असमान प्रमाणात देखील.
संशोधनावर लक्ष केंद्रित केले FAM-1 च्या ताण फायटोफिथोरा इन्फेस्टन्स, जे आयरिश बटाट्याच्या दुर्भिक्षासाठी जबाबदार होते आणि त्यानंतर जागतिक स्तरावर बटाटा पिकांना त्रास देत आहे. अभ्यासातून असे दिसून आले आहे की हा ताण बटाट्याच्या झाडाला प्रतिकार करू शकतो R1 प्रतिरोधक जनुक वनस्पती प्रजननकर्त्यांनी तैनात करण्यास सुरुवात करण्यापूर्वी. हे सूचित करते की रोगजनक आधीच वन्य बटाट्याच्या लोकसंख्येमध्ये समान प्रतिकार जनुकांच्या संपर्कात आले होते, ज्यामुळे मानवी हस्तक्षेपावर मात करण्यास सुरुवात झाली.
रोगजनकांचे अनुकूलन
अभ्यासातील सर्वात उल्लेखनीय निष्कर्षांपैकी एक म्हणजे प्रतिकार प्रयत्नांना प्रतिसाद देण्यासाठी रोगजनकांची उत्क्रांत होण्याची उल्लेखनीय क्षमता. जरी वनस्पती प्रजननकर्त्यांनी नवीन प्रतिरोधक जनुकांचा परिचय करून दिला, तरीही रोगजनक एक पाऊल पुढे राहण्यात यशस्वी झाला, त्याचे संसर्गजन्य पराक्रम राखण्यासाठी त्याच्या प्रभावक जनुकांमध्ये बदल केला. संशोधनात असेही आढळून आले की रोगजनकाने 1845 आणि 1954 दरम्यान गुणसूत्रांचा एक संच जोडला, ज्यामुळे त्याच्या उत्क्रांतीच्या यशास हातभार लागला.
तथापि, सर्व रोगजनकांच्या प्रभावक जनुकांमध्ये बदल झालेला नाही. काही गेल्या शतकात उल्लेखनीयपणे स्थिर राहिले आहेत, असे सूचित करतात की ते त्याच्या अस्तित्वात महत्त्वपूर्ण भूमिका बजावतात. या स्थिर जनुकांना लक्ष्य करणे भविष्यातील वनस्पती प्रजनन प्रयत्नांसाठी संभाव्य धोरण असू शकते.
कूम्बर यांनी या स्थिर जनुकांचे महत्त्व स्पष्ट केले:
“100 वर्षांच्या मानवी हस्तक्षेपानंतर, काही जनुके आहेत जी रोगजनकामध्ये फारशी बदललेली नाहीत. ते खूप स्थिर आहेत, संभाव्यत: कारण ते रोगजनकांसाठी खरोखर महत्वाचे आहेत. त्या जनुकांना लक्ष्य केल्याने रोगजनकांना विरोधी प्रतिसाद विकसित करणे खरोखर कठीण होईल.”
भविष्यातील प्रजननासाठी परिणाम
अभ्यासाच्या निष्कर्षांचा भविष्यातील बटाटा प्रजनन कार्यक्रमांवर दूरगामी परिणाम होऊ शकतो. कालांतराने रोगजनक कसा विकसित झाला हे समजून घेऊन, प्रजनन करणारे अधिक प्रभावी प्रतिकार धोरण विकसित करू शकतात. उदाहरणार्थ, ते प्रतिरोधक जीन्स वापरणे निवडू शकतात जे अधिक स्थिर असल्याचे सिद्ध झाले आहे किंवा विविध रान बटाट्याच्या प्रजातींमधून अनेक प्रतिरोधक जीन्स एकत्र करू शकतात - ही रणनीती पिरॅमिडिंग म्हणून ओळखली जाते.
डॉ. रिस्टानो यांनी नमूद केले:
“जेव्हा आपल्याला रोगजनकांबद्दल पुरेशी माहिती नसते तेव्हा प्रभावी वनस्पती प्रजनन करणे कठीण आहे. आता आम्हाला माहित आहे की कालांतराने कोणते परिणामकारक बदलले आहेत, प्रजनन करणारे प्रतिरोधक जीन्स वापरण्यास सक्षम असू शकतात जे अधिक स्थिर आहेत किंवा विविध वन्य यजमानांपासून पिरॅमिड एकाधिक प्रतिकार जनुकांचा वापर करू शकतात."
हे संशोधन विरुद्ध चालू असलेल्या लढाईत एक महत्त्वपूर्ण पाऊल पुढे आहे फायटोफिथोरा इन्फेस्टन्स आणि वनस्पती आणि रोगजनक आनुवंशिकी दोन्ही समजून घेण्याचे महत्त्व हायलाइट करते. ट्रायंगल सेंटर फॉर इव्होल्युशनरी मेडिसिन आणि नॅशनल सायन्स फाउंडेशन यांच्या समर्थनासह अनेक अनुदानांद्वारे या कामासाठी निधी दिला गेला.
नॉर्थ कॅरोलिना स्टेट युनिव्हर्सिटीच्या अभ्यासात वनस्पती-रोगकारक परस्परसंवादाची जटिलता आणि प्रजननकर्त्यांना टिकाऊ प्रतिकार विकसित करण्यात येणाऱ्या आव्हानांना अधोरेखित केले आहे. बटाटा वनस्पती आणि दरम्यान शस्त्र शर्यत म्हणून फायटोफिथोरा इन्फेस्टन्स पुढे, हे संशोधन महत्त्वपूर्ण अंतर्दृष्टी प्रदान करते ज्यामुळे भविष्यात अधिक लवचिक पिके होऊ शकतात. स्थिर परिणामकारक जनुकांना लक्ष्य करणे आणि जनुक पिरॅमिडिंग सारख्या धोरणांचा वापर केल्याने शेतीच्या सर्वात सततच्या धोक्यांपैकी एकाचा सामना करण्यासाठी नवीन मार्ग मिळू शकतात.
