संयुक्त राज्य अमेरिका और जर्मनी के शोधकर्ताओं ने एक पेप्टाइड की खोज की है जो संयुक्त राज्य अमेरिका के सबसे महत्वपूर्ण जौ उगाने वाले क्षेत्र में जौ को लीफ ब्लॉच रोग के प्रति अधिक संवेदनशील बनाता है। रोग का कारण बनने वाला कवक पौधे में प्रतिरक्षा रिसेप्टर को सक्रिय करने के लिए पेप्टाइड का उपयोग करता है। इसके बाद प्रभावित कोशिकाएं मर जाती हैं। समय के साथ, नई, रोग-प्रतिरोधी जौ किस्मों के प्रजनन में अधिक से अधिक प्रतिरक्षा रिसेप्टर जीन जोड़े गए हैं। लीफ ब्लॉच रोगज़नक़ स्पष्ट रूप से इसका फायदा उठाता है और पौधे की सुरक्षा को अपने ख़िलाफ़ कर देता है। किसी विशिष्ट प्रकार की बीमारी के प्रतिरोध के लिए प्रजनन करते समय, यह सुनिश्चित करने के लिए ध्यान रखा जाना चाहिए कि पौधे अनजाने में अन्य रोगजनकों के प्रति अधिक संवेदनशील न हो जाएं।
जौ दुनिया की सबसे महत्वपूर्ण अनाज फसलों में से एक है, जिसका हर साल दुनिया भर में 155 मिलियन टन उत्पादन होता है, जिसमें से अधिकांश का उपयोग पशु चारे के लिए किया जाता है। अन्य फसलों की तरह, जौ भी रोगजनक सूक्ष्मजीवों द्वारा लक्षित होता है जो गंभीर उपज हानि का कारण बनता है।
इनमें से सबसे विनाशकारी में से एक स्पॉट ब्लॉच नामक बीमारी के लिए जिम्मेदार है, जो एक नेक्रोट्रॉफिक कवक के कारण होता है – जिसका अर्थ है कि यह संक्रमित पौधों की कोशिकाओं को मारता है – और जो गहरे, चॉकलेट रंग के धब्बों की विशेषता है जिसके परिणामस्वरूप पत्तियां सूख जाती हैं। 1990 के दशक में स्पॉट ब्लॉच का एक विनाशकारी नया प्रकार संयुक्त राज्य अमेरिका के उत्तरी डकोटा में मुख्य जौ उगाने वाले क्षेत्र में पहुंच गया। दिलचस्प बात यह है कि कुछ जौ के पौधे नई किस्म के प्रति अतिसंवेदनशील थे, जबकि अन्य नहीं थे।
संवेदनशीलता के लिए जिम्मेदार जीन या जीन को निर्धारित करने के लिए, फ़ार्गो में नॉर्थ डकोटा स्टेट यूनिवर्सिटी में स्थित शाओबिन झोंग की टीम ने जौ के बीज में एक पदार्थ लगाया जो जीन में यादृच्छिक उत्परिवर्तन का कारण बनता है। उन पौधों के विश्लेषण से जो अब स्पॉट ब्लॉच के प्रति संवेदनशील नहीं थे, पता चला कि वे सभी Scs6 नामक जीन में उत्परिवर्तन साझा करते हैं। जब Scs6 को आनुवंशिक रूप से प्रतिरोधी जौ लाइनों में स्थानांतरित किया गया, तो वे अत्यधिक संवेदनशील हो गए।
उत्परिवर्तन संवेदनशील बनाते हैं
इस प्रकार, नए स्पॉट ब्लॉच स्ट्रेन के पहली बार नॉर्थ डकोटा में तबाही मचाने के 30 साल बाद, उस जीन की अंततः पहचान की गई जो कुछ जौ के पौधों को अतिसंवेदनशील बनाता है। हालाँकि एक रहस्य बना रहा: जब Scs6 के अनुक्रम को समझा गया, तो यह पाया गया कि यह प्रतिरक्षा रिसेप्टर्स के MLA परिवार से संबंधित है, जो बायोट्रॉफिक रोगजनकों के खिलाफ प्रतिरक्षा प्रदान करने के लिए जाने जाते हैं, यानी, जिनके लिए जीवित पौधे मेजबान की आवश्यकता होती है। क्या चल रहा था?
इस प्रश्न का उत्तर देने के लिए, झोंग-एस समूह ने जर्मनी में पॉल शुल्ज़-लेफर्ट के समूह के साथ मिलकर काम किया। कोलोन में मैक्स प्लैंक इंस्टीट्यूट फॉर प्लांट ब्रीडिंग रिसर्च पर आधारित शुल्ज़-लेफर्ट-एस समूह के पास प्रतिरक्षा रिसेप्टर्स के अध्ययन में दीर्घकालिक अनुभव है। यहां, स्नातक छात्र फ्लोरियन कुम्मेल ने यह समझने की कोशिश करने के लिए प्रयोग किए कि क्यों एक प्रतिरक्षा रिसेप्टर पौधों को स्पॉट ब्लॉच संक्रमण के प्रति अधिक संवेदनशील बनाने के लिए विरोधाभासी रूप से जिम्मेदार था।
पेप्टाइड कोशिका मृत्यु का कारण बनता है
झोंग-एस समूह ने पहले पाया था कि गैर-राइबोसोमल पेप्टाइड नामक एक असामान्य प्रकार का अणु जौ स्पॉट ब्लॉच की विषाक्तता के लिए जिम्मेदार है। शोधकर्ताओं को संदेह है कि रोगज़नक़ Scs6 प्रतिरक्षा रिसेप्टर को लक्षित और सक्रिय करने के लिए इस असामान्य अणु का उपयोग करता है, जो तब कोशिका मृत्यु प्रतिक्रिया को निष्पादित करता है जिसका उद्देश्य बायोट्रॉफ़िक आक्रमणकारियों को रोकना है। जब संक्रमित जौ की पत्तियों के वॉश-आउट को Scs6 जीन के साथ जौ की स्वस्थ पत्तियों में इंजेक्ट किया गया, तो इसके परिणामस्वरूप कोशिका मृत्यु प्रतिक्रिया हुई। महत्वपूर्ण बात यह है कि, जब कुम्मेल ने Scs6 को व्यक्त करने के लिए प्रेरित किसी अन्य पौधे की प्रजाति की पत्तियों में वही प्रयोग किया, लेकिन कोई अन्य जौ प्रोटीन नहीं था, तो उन्होंने कोशिका मृत्यु भी देखी। इस प्रकार, Scs6 द्वारा उत्पन्न कोशिका मृत्यु इसके और गैर-राइबोसोमल पेप्टाइड के बीच सीधे संपर्क के कारण प्रतीत होती है।
प्रतिरोध के लिए जौ को पालतू बनाने और प्रजनन करने से व्यावसायिक रूप से उगाई जाने वाली जौ की विशिष्ट किस्मों में Scs6 जैसे कई प्रतिरक्षा रिसेप्टर जीन का संवर्धन हुआ है। क्या यह दोधारी तलवार हो सकती है? जैसा कि सह-प्रथम लेखक कुम्मेल बताते हैं: -विकास ने प्रतीत होता है कि कुछ रोगजनकों को मेजबान प्रतिरक्षा रिसेप्टर्स को हाईजैक करने के लिए प्रेरित किया है, जिससे पौधों को अपने खिलाफ हथियार बनाकर उन्हें बीमारी के प्रति अधिक संवेदनशील बना दिया गया है। एक प्रकार की बीमारी के प्रतिरोध के लिए प्रजनन में, हमें यह सुनिश्चित करने की आवश्यकता है कि हम अनजाने में अपनी फसलों को अन्य रोगजनकों के प्रति अधिक संवेदनशील नहीं बना रहे हैं।-Â
लेंग, वाई., कुम्मेल, एफ., झाओ, एम., मोल्नार, आई., डोलेज़ेल, जे., लोगेमैन, ई., कोचनर, पी., शी, पी., यांग, एस., मोस्कौ, एमजे, फिडलर , जेडी, डू, वाई., स्टुर्नगेल, बी., मीनहार्ड्ट, एस., स्टीफ़ेंसन, बी.जे., शुल्ज़-लेफ़र्ट, पी., झोंग, एस.
रोग की संवेदनशीलता के लिए एक फंगल नॉनराइबोसोमल पेप्टाइड इफ़ेक्टर द्वारा जौ एमएलए प्रतिरक्षा रिसेप्टर को सक्रिय किया जाता है
