वैज्ञानिकों ने हॉप जीनोम का मानचित्र बनाया, प्रजनन में बाधाएँ पाईं

वैज्ञानिकों ने हॉप के अब तक के सबसे विस्तृत जीनोम मानचित्र तैयार किए हैं। यही वह पौधा है जो बीयर को उसकी अधिकांश कड़वाहट और सुगंध देता है। अध्ययन में पाया गया कि यूरोपीय और उत्तरी अमेरिकी गुणसूत्र कई पीढ़ियों की प्रजनन प्रक्रिया के बाद भी उल्लेखनीय रूप से अलग बने रह सकते हैं।

बुधवार को Nature Communications में प्रकाशित इस अध्ययन में क्रोमोसोम-स्तर पर हाइब्रिड हॉप किस्म Apollo का विश्लेषण किया गया और यह पता लगाया गया कि उसके जीनोम के कौन-से हिस्से यूरोपीय हॉप से आए हैं और कौन-से उत्तरी अमेरिकी हॉप से। शोधकर्ताओं ने पाया कि दोनों वंशों के कुछ गुणसूत्र बहुत कम, या बिल्कुल भी, पुनर्संयोजन नहीं करते। यही परिणाम यह समझाने में मदद करता है कि हॉप प्रजनन क्यों कठिन रहा है और क्यों कड़वे अम्ल की मात्रा जैसे वांछित गुणों का अनुमान लगाना मुश्किल हो सकता है।

हॉप बीयर के प्रमुख अवयवों में से एक है। इसके अल्फा अम्ल कड़वाहट तय करते हैं, जबकि अन्य यौगिक सुगंध प्रदान करते हैं और पेय को संरक्षित रखने में मदद करते हैं। दशकों से प्रजनक यूरोपीय और उत्तरी अमेरिकी हॉप्स को क्रॉस करके दोनों वंशों के गुणों को एक साथ लाने की कोशिश करते रहे हैं, लेकिन इन सुधारों का आनुवंशिक आधार अब तक स्पष्ट नहीं था।

यह नया शोध प्रजनकों को वह संदर्भ देता है जो उनके पास पहले नहीं था: फेज़्ड, क्रोमोसोम-स्तरीय असेंबली, जो एक हाइब्रिड पौधे में गुणसूत्रों के दोनों सेटों को अलग करती हैं और उनकी वंशावली की पहचान करती हैं। यह इसलिए महत्वपूर्ण है क्योंकि अधिकांश आधुनिक हॉप कल्टीवार शुद्ध यूरोपीय लाइनें नहीं हैं, बल्कि यूरोपीय और उत्तरी अमेरिकी पौधों के बीच बार-बार हुए क्रॉस से निकले जटिल हाइब्रिड हैं।

लॉन्ग-रीड सीक्वेंसिंग और Hi-C डेटा का उपयोग करते हुए शोधकर्ताओं ने Apollo जीनोम को असेंबल किया और फिर रिपीट-आधारित मार्करों की मदद से गुणसूत्रों में वंशावली निर्धारित की। उन्होंने पाया कि कुछ गुणसूत्र युग्म पूरी तरह यूरोपीय थे या पूरी तरह उत्तरी अमेरिकी, जबकि कुछ में मिश्रित वंशावली या बड़े इंट्रोग्रेस्ड खंड थे। कई मामलों में दोनों पैतृक वंश अत्यधिक भिन्न बने रहे, जिनमें अनुक्रम समानता लगभग 75% से 78% थी—जो इस अपेक्षा से काफी कम है कि यदि पुनर्संयोजन ने समय के साथ उन्हें स्वतंत्र रूप से मिला दिया होता तो ऐसा नहीं होता।

टीम ने तीन प्रजनन आबादियों में पुनर्संयोजन की भी जांच की। इनमें से दो में यूरोपीय और उत्तरी अमेरिकी गुणसूत्रों के बीच बहुत कम या कोई पुनर्संयोजन नहीं दिखा, जिससे पारंपरिक लिंकिज मैप बनाना असंभव हो गया। तीसरी आबादी में पुनर्संयोजन मौजूद था, लेकिन फिर भी सीमित था। यह पैटर्न संकेत देता है कि कुछ हॉप क्रॉसों में प्रजनक जीनों को बारीक स्तर पर पुनर्व्यवस्थित करने के बजाय पूरे गुणसूत्र या बड़े गुणसूत्रीय खंड स्थानांतरित कर रहे होंगे।

यह निष्कर्ष हॉप प्रजनन की पद्धति बदल सकता है। यदि जीनोम के बड़े हिस्सों में पुनर्संयोजन दबा हुआ है, तो कड़वाहट, सुगंध या रोग-प्रतिरोध के लिए चयन करने में ऐसे जीनोमिक उपकरणों की जरूरत पड़ सकती है जो केवल खेत में दिखने वाले लक्षणों पर निर्भर रहने के बजाय सीधे गुणसूत्रीय वंशावली को ट्रैक कर सकें।

शोधकर्ताओं ने यह भी बताया कि यूरोपीय और उत्तरी अमेरिकी दोनों प्रकार के हॉप्स से मिलने वाले लाभकारी एलील अल्फा-अम्ल सामग्री पर जोड़ात्मक प्रभाव डाल सकते हैं; यही ब्रूइंग में इस्तेमाल होने वाला मुख्य कड़वाहटकारी यौगिक है। इससे प्रजनकों को अधिक पूर्वानुमेय रासायनिक संरचना वाली किस्में विकसित करने का अधिक स्पष्ट रास्ता मिलता है।

यह शोध ऐसे समय आया है जब जलवायु परिवर्तन के दबाव का सामना कर रहे हॉप उत्पादक चिंतित हैं। पहले के अध्ययनों ने मध्य शताब्दी तक यूरोप में उपज और अल्फा-अम्ल सामग्री में गिरावट का अनुमान लगाया था, जिससे बीयर उत्पादन और स्थिर हॉप फसलों पर निर्भर किसानों को लेकर चिंता बढ़ी है। नया जीनोम संसाधन गर्म परिस्थितियों के लिए अधिक उपयुक्त किस्मों के विकास को तेज कर सकता है, साथ ही उन स्वाद प्रोफाइल को बनाए रख सकता है जो ब्रुअर्स चाहते हैं।

हॉप प्रजनन लंबे समय से ट्रायल-एंड-एरर पर निर्भर रहा है क्योंकि इस पौधे की आनुवंशिकी असामान्य रूप से जटिल है। मादा पौधे वे शंकु पैदा करते हैं जिनका उपयोग ब्रूइंग में होता है, लेकिन हॉप द्विलिंगी होता है, यानी नर और मादा फूल अलग-अलग पौधों पर उगते हैं। इससे प्रजनन कार्यक्रम जटिल हो जाते हैं और चयन धीमा पड़ता है। नई जीनोम असेंबली कड़वाहट, सुगंध और फफूंदी-प्रतिरोध से जुड़े उपयोगी जीनों की पहचान करना आसान बनाएंगी।

यह अध्ययन उस व्यापक प्रयास का भी हिस्सा है जिसमें यह समझने की कोशिश की जा रही है कि जब पालतू बनाए गए पौधों को महाद्वीपों के पार क्रॉस किया जाता है तो वे आनुवंशिक विविधता को कैसे बनाए रखते हैं या खो देते हैं। हॉप में यह विविधता एक ताकत भी दिखती है और एक सीमा भी: इसने उत्पादक आधुनिक कल्टीवार बनाने में मदद की है, लेकिन संभवतः साधारण क्रॉसिंग भर से गुणों को आसानी से जोड़ने की क्षमता भी सीमित करती है।