206 रिस्लिंग क्लोनों के अध्ययन में साल-दर-साल बदलाव समझाने में एपिजेनोमिक डेटा अधिक कारगर

रिस्लिंग अंगूर की बेलों का अध्ययन कर रहे शोधकर्ताओं ने बताया है कि आनुवंशिक और एपिजेनिटिक डेटा से साल-दर-साल दाख की बारी के प्रदर्शन में होने वाले बदलावों के अलग-अलग पहलुओं को समझा जा सकता है। यह निष्कर्ष आगे चलकर प्रजनकों और उत्पादकों को बदलती परिस्थितियों में अधिक स्थिर प्रदर्शन करने वाले क्लोन चुनने में मदद कर सकता है।

यह शोध शुक्रवार, 6 नवंबर को bioRxiv पर प्रकाशित एक प्रीप्रिंट में सामने आया; इसकी सहकर्मी समीक्षा नहीं हुई है। अध्ययन का नेतृत्व जर्मनी की Hochschule Geisenheim University के वैज्ञानिकों ने किया और इसमें ऑस्ट्रेलिया तथा University of Hohenheim के शोधकर्ताओं ने सहयोग किया।

शोधकर्ताओं ने नौ बढ़वार मौसमों में रिस्लिंग के 206 क्लोनों का विश्लेषण किया और उत्पादन तथा रस की गुणवत्ता से जुड़े लक्षणों की जांच की। उनका ध्यान जीनोटाइप-पर्यावरण अंतःक्रिया पर था, जो अंगूर की बेलों जैसी बहुवर्षीय फसलों में लंबे समय से एक चुनौती रही है। व्यावहारिक रूप से, इसका मतलब है कि जो क्लोन किसी एक साल में अच्छा प्रदर्शन करता है, जरूरी नहीं कि अगले साल भी उसकी रैंक वैसी ही रहे, क्योंकि मौसम और पर्यावरण की अन्य परिस्थितियां बदलती रहती हैं।

टीम ने UMR-seq नामक विधि का उपयोग किया, जिससे वे एक ही नमूना लाइब्रेरी से जीनोमिक और एपिजेनोमिक प्रोफाइलों की जोड़ी तैयार कर सके। जीनोमिक डेटा में DNA अनुक्रम के अंतर, जिनमें SNPs भी शामिल हैं, दर्ज किए गए। एपिजेनोमिक डेटा में अनमिथाइलेटेड क्षेत्रों पर ध्यान दिया गया—यह DNA मिथाइलेशन का एक संकेत है, जो आनुवंशिक कोड में बदलाव किए बिना जीन नियमन में होने वाले बदलावों को दर्शा सकता है।

इन संयुक्त डेटासेट का उपयोग करके शोधकर्ताओं ने जांचा कि जानकारी की प्रत्येक परत क्लोनों के बीच के अंतर और अलग-अलग वर्षों में उनकी प्रतिक्रियाओं के अंतर को किस हद तक समझाती है। प्रीप्रिंट के अनुसार, जब सांख्यिकीय मॉडल में जीनोटाइप-पर्यावरण अंतःक्रिया को स्पष्ट रूप से शामिल नहीं किया गया, तो मापे गए लक्षणों में भिन्नता का सबसे बड़ा हिस्सा पर्यावरणीय और अवशिष्ट प्रभावों से आया, जबकि क्लोन के मुख्य प्रभाव का हिस्सा अपेक्षाकृत छोटा था। इस स्थिति में, पांच में से चार लक्षणों में क्लोनों के बीच भिन्नता का अधिकांश हिस्सा जीनोमिक संबंधों से समझाया गया और एपिजेनोमिक संबंध मैट्रिक्स जोड़ने से बहुत कम फर्क पड़ा।

जब शोधकर्ताओं ने साल-विशिष्ट अंतःक्रिया प्रभावों का अधिक प्रत्यक्ष रूप से मॉडल बनाया, तो तस्वीर बदल गई। लेखकों के अनुसार, इन विश्लेषणों में एपिजेनोमिक परत ने जीनोटाइप-पर्यावरण अंतःक्रिया की भिन्नता का बड़ा हिस्सा समझाया और पांच में से चार लक्षणों में जीनोमिक परत से अधिक योगदान दिया। इससे संकेत मिलता है कि अलग-अलग मौसमों में एक ही क्लोन का व्यवहार क्यों बदल सकता है, यह समझने में एपिजीनोम विशेष रूप से प्रासंगिक हो सकता है।

अध्ययन में यह भी पाया गया कि डेटा की दोनों परतें केवल एक ही चीज को अलग-अलग तरीकों से नहीं माप रही थीं। लेखकों ने बताया कि जीनोमिक और एपिजेनोमिक संबंधों से साल-दर-साल क्लोनों की रैंकिंग में बदलाव के अलग-अलग पैटर्न सामने आए। यानी, परिस्थितियों के मौसम-दर-मौसम बदलने पर प्रदर्शन की सापेक्ष स्थिति में होने वाले अलग-अलग बदलावों की पहचान दोनों ने अलग-अलग ढंग से की। जब टीम ने सबसे मजबूत अनुमानित प्रभावों को जीनोमिक क्षेत्रों पर दर्शाया, तो जीनोमिक और एपिजेनोमिक संकेत आम तौर पर अलग-अलग क्षेत्रों में पाए गए। उनका आपसी मेल संयोग से अपेक्षित स्तर से अधिक नहीं था।

नतीजे यह नहीं दिखाते कि केवल एपिजेनेटिक मार्कर ही दाख की बारियों में स्थिर प्रदर्शन का अनुमान लगा सकते हैं, और प्रीप्रिंट में क्लोन चुनने के लिए कोई प्रत्यक्ष उपकरण भी पेश नहीं किया गया है। फिर भी, नतीजे क्लोन के जरिए प्रसारित फसलों के चयन को बेहतर बनाने का एक संभावित तरीका सुझाते हैं: पारंपरिक जीनोमिक जानकारी को एपिजेनोमिक डेटा के साथ जोड़ना, खासकर वहां जहां साल-दर-साल उतार-चढ़ाव बड़ी चिंता का विषय है।

इस संभावना का महत्व पादप प्रजनन के सिद्धांत से आगे तक जाता है। वाइन उत्पादन में मौसमी उतार-चढ़ाव अंगूर की पैदावार और मस्ट की संरचना, दोनों को प्रभावित कर सकते हैं; ये दोनों ही आपूर्ति और गुणवत्ता को आकार देते हैं। यदि आगे के शोध से पुष्टि होती है कि एपिजेनोमिक डेटा बदलती परिस्थितियों में अपेक्षाकृत स्थिर प्रदर्शन करने वाले क्लोनों की पहचान में मदद करता है, तो प्रजनक और नर्सरी संचालक अस्थिर मौसम का सामना कर रहे दाख के बागों के लिए क्लोन चुनने में इस जानकारी का इस्तेमाल कर सकते हैं। ऐसा कोई भी उपयोग फिलहाल अनिश्चित है और इस प्रीप्रिंट से परे इसकी पुष्टि जरूरी होगी।

लेख में इन नतीजों को बहुवर्षीय फसलों के प्रजनन की व्यापक चुनौती के संदर्भ में रखा गया है। अंगूर की बेलों का क्लोन के जरिए प्रवर्धन किया जाता है और वे खेत में कई साल तक बनी रहती हैं, इसलिए चयन से जुड़े फैसले महंगे हो सकते हैं और उन्हें बदलना धीमा पड़ सकता है। सीमित परीक्षण में आशाजनक दिखने वाला क्लोन समय के साथ वैसा ही नतीजा न दे, यदि उसका प्रदर्शन सालाना परिस्थितियों के प्रति बहुत संवेदनशील हो। इसी वजह से, साल-दर-साल स्थिरता को प्रभावित करने वाले कारकों को समझना अंगूर की खेती और अंगूर प्रजनन का एक केंद्रीय मुद्दा है।

लेखकों ने कहा कि उनके नतीजे जीनोटाइप-पर्यावरण अंतःक्रिया के आणविक कारणों की पड़ताल करने और यह जांचने का आधार देते हैं कि क्या जीनोमिक तथा एपिजेनोमिक जानकारी बदलते पर्यावरण के लिए क्लोन चुनने में सुधार ला सकती है। अध्ययन यह स्पष्ट नहीं करता कि एपिजेनोमिक संकेत समय के साथ कितने टिकाऊ रहते हैं या रिस्लिंग, एक ही स्थान अथवा जांचे गए लक्षणों से परे ये नतीजे कितने व्यापक रूप से लागू होते हैं। यह सवाल भी खुला है कि क्या अन्य अंगूर किस्मों या दूसरी बहुवर्षीय फसलों में ऐसे ही पैटर्न दिखाई देंगे।

फिर भी, यह काम इस बढ़ती दिलचस्पी में योगदान देता है कि क्या एपिजेनेटिक विविधता उन कृषि-लक्षणों को समझाने में मदद कर सकती है जिन्हें मानक आनुवंशिक मार्कर पूरी तरह दर्ज नहीं कर पाते। इस मामले में प्रीप्रिंट का मुख्य संकेत यह नहीं है कि एपिजेनोमिक्स ने जीनोमिक्स की जगह ले ली, बल्कि यह कि दोनों ने प्रदर्शन के अलग-अलग पहलुओं का वर्णन किया। अधिकांश लक्षणों में क्लोन के मुख्य प्रभावों को समझने के लिए जीनोमिक संबंध अधिक जानकारीपूर्ण रहे, जबकि साल-दर-साल अंतःक्रिया के पैटर्न के बड़े हिस्से को समझने में एपिजेनोमिक संबंध अधिक जानकारीपूर्ण थे।

चूंकि यह लेख अभी प्रीप्रिंट है, इसलिए इसकी विधियों और व्याख्या की सहकर्मी समीक्षा के जरिए जांच होनी बाकी है। फिर भी, दाख की बारी के क्लोनों पर हुए अध्ययन के लिहाज से यह डेटासेट असाधारण रूप से व्यापक है: इसमें नौ मौसमों के दौरान रिस्लिंग के 206 क्लोन शामिल हैं। यह समय के साथ अंगूर उत्पादन में अस्थिरता का अध्ययन करने के लिए संयुक्त जीनोमिक और एपिजेनोमिक मापों के संभावित इस्तेमाल की शुरुआती झलक देता है।