CRISPR संपादन ने अंगूर की बेलों को डाउनी मिल्ड्यू के प्रति अधिक प्रतिरोधी बनाया

वैज्ञानिकों ने अंगूर की बेल में CRISPR/Cas9 जीन संपादन का उपयोग यह दिखाने के लिए किया है कि एक एकल जीन, VvDMR6.1, डाउनी मिल्ड्यू के प्रति प्रतिरोध और सीमित पानी के प्रति पौधे की प्रतिक्रिया, दोनों को प्रभावित कर सकता है, जैसा कि जर्नल प्लांट स्ट्रेस में प्रकाशित एक अध्ययन में बताया गया है।

यह काम रिचटर 110 नामक एक रूटस्टॉक अंगूर की किस्म पर केंद्रित था और इसमें एक संवेदनशीलता जीन को लक्षित किया गया था जो सैलिसिलिक एसिड को नियंत्रित करने में मदद करता है, जो पौधे की प्रतिरक्षा से जुड़ा एक हार्मोन है। VvDMR6.1 को निष्क्रिय करके, शोधकर्ताओं ने पाया कि वे प्लास्मोपारा वाइटिकोला, जो डाउन-मिलड्यू का कारण बनने वाला रोगज़नक है, के प्रति बेल की भेद्यता को कम कर सकते हैं, साथ ही यह भी बदल सकते हैं कि पौधा पानी के तनाव का प्रबंधन कैसे करता है।

संपादित बेलें इस बीमारी के प्रति पूरी तरह से प्रतिरक्षित नहीं थीं, लेकिन उन्होंने असंपादित पौधों की तुलना में बहुत कम संक्रमण स्तर दिखाया। पत्ती-डिस्क परीक्षणों में, नियंत्रणों की तुलना में दोनों संपादित लाइनों में रोग की गंभीरता में भारी गिरावट आई। एक संपादित लाइन में पत्ती के क्षेत्र के 0.5% पर और दूसरी में 2.1% पर संक्रमण दिखा, जबकि नियंत्रण पौधों में यह 28.1% था।

अध्ययन में यह भी पाया गया कि संपादित बेलों में अधिक सैलिसिलिक एसिड जमा हुआ, विशेष रूप से उस लाइन में जिसे लगभग पूरी तरह से संपादित किया गया था। यह परिणाम पिछले काम से मेल खाता है जो दिखाता है कि DMR6 जीन प्रतिरक्षा के नकारात्मक नियामक के रूप में कार्य करते हैं, जो सैलिसिलिक एसिड के स्तर को नियंत्रित रखने में मदद करते हैं।

इस अध्ययन को खास बनाने वाला प्रयोग का दूसरा भाग था। शोधकर्ताओं ने पौधों से पानी रोक दिया और पर्णरंध्र चालकता (stomatal conductance), जो यह मापता है कि पत्तियों के रोमछिद्र कितने खुले हैं, के साथ-साथ मिट्टी की नमी और हार्मोन के स्तर पर नज़र रखी। एक संपादित लाइन ने नियंत्रण पौधों से अलग प्रतिक्रिया दी: इसने अच्छी तरह से पानी दिए जाने की स्थिति में अपने रोमछिद्र अधिक खुले रखे, और फिर पानी सीमित होने पर उन्हें अधिक तेज़ी से बंद कर दिया।

उस लाइन में एब्सिसिक एसिड, या ABA, में भी अधिक वृद्धि देखी गई, जो एक हार्मोन है जो स्टोमेटा को बंद करके पौधों को पानी बचाने में मदद करता है। शोधकर्ताओं ने पानी के तनाव के दौरान उस लाइन में ABA जैवसंश्लेषण जीन और एंटीऑक्सीडेंट रक्षा जीन की उच्च अभिव्यक्ति की सूचना दी। उन्होंने कहा कि यह पैटर्न पानी बचाने की एक रणनीति का सुझाव देता है जो नमी कम होने पर पौधे को तेजी से प्रतिक्रिया करने में मदद कर सकता है।

ये निष्कर्ष अंगूर की लता की रक्षक कोशिकाओं में सैलिसिलिक एसिड और एबीए सिग्नलिंग के बीच एक संभावित संबंध की ओर इशारा करते हैं, जहाँ स्टोमेटा खुलते और बंद होते हैं। लेखकों ने कहा कि रेडॉक्स संतुलन और हार्मोन सिग्नलिंग में बदलाव के कारण संपादित पौधे तनाव पर अधिक तेजी से प्रतिक्रिया देने के लिए "तैयार" हो सकते हैं।

ये परिणाम अंगूर की खेती के लिए महत्वपूर्ण हैं क्योंकि अंगूर उत्पादकों को बीमारी और सूखे दोनों से अधिक दबाव का सामना करना पड़ रहा है। डाउनी मिल्ड्यू दुनिया भर में अंगूर की सबसे महंगी बीमारियों में से एक बनी हुई है, जबकि कई वाइन क्षेत्रों में पानी की कमी अधिक आम होती जा रही है। ऐसे बेलों का प्रजनन या संपादन करना जो एक साथ दोनों तनावों को बेहतर ढंग से संभाल सकें, शोधकर्ताओं के लिए एक प्रमुख लक्ष्य बन गया है।

यह अध्ययन उस बढ़ते हुए कार्यों में इज़ाफ़ा करता है जो यह दर्शाता है कि DMR6 जीन कई फसलों में आशाजनक लक्ष्य हैं। टमाटर और आलू में समान संपादन ने रोग प्रतिरोधक क्षमता में भी सुधार किया है और, कुछ मामलों में, सूखा सहनशीलता में भी। अंगूर की बेल में, पिछले अध्ययनों में पहले ही यह दिखाया जा चुका था कि DMR6 जीन को निष्क्रिय करने से डाउनी मिल्ड्यू की संवेदनशीलता कम हो सकती है। यह नया काम यह सुझाव देता है कि VvDMR6.1 इस बात को भी प्रभावित कर सकता है कि बेलें पानी की हानि का प्रबंधन कैसे करती हैं।

शोधकर्ताओं ने आगाह किया कि उनके परिणाम नियंत्रित ग्रीनहाउस और प्रयोगशाला परीक्षणों से प्राप्त हुए हैं, न कि वास्तविक अंगूर के बागों की स्थितियों में किए गए क्षेत्र परीक्षणों से। उन्होंने कहा कि यह समझने के लिए और अधिक काम करने की आवश्यकता है कि संपादित बेलें विभिन्न अंगूर की पृष्ठभूमियों में और सूखे के बाद रोग के दबाव जैसी संयुक्त तनाव स्थितियों में कैसा प्रदर्शन करती हैं।

फिर भी, अध्ययन से पता चलता है कि एक जीन एक साथ दो लाभ दे सकता है: कम बीमारी और सूखे से निपटने की एक अधिक प्रतिक्रियाशील रणनीति।