कुछ पौधे बिना पानी के महीनों तक जीवित रह सकते हैं, केवल थोड़ी सी बारिश के बाद फिर से हरे हो जाते हैं। बॉन और मिशिगन विश्वविद्यालयों के एक हालिया अध्ययन से पता चलता है कि यह "चमत्कार जीन" के कारण नहीं है। बल्कि, यह क्षमता जीनों के एक पूरे नेटवर्क का परिणाम है, जिनमें से लगभग सभी अधिक कमजोर किस्मों में भी मौजूद हैं। में परिणाम पहले ही ऑनलाइन दिखाई दे चुके हैं प्लांट जर्नल.
अपने अध्ययन में, शोधकर्ताओं ने एक ऐसी प्रजाति पर करीब से नज़र डाली, जिसका लंबे समय से बॉन विश्वविद्यालय में अध्ययन किया जा रहा है - पुनरुत्थान संयंत्र क्रेटरोस्टिग्मा प्लांटागाइनम। इसका नाम काफी सही है: सूखे के समय में, कोई सोच सकता है कि यह मर चुका है। लेकिन महीनों के सूखे के बाद भी थोड़ा सा पानी इसे पुनर्जीवित करने के लिए काफी है। बॉन विश्वविद्यालय में इंस्टीट्यूट ऑफ मॉलिक्यूलर फिजियोलॉजी एंड बायोटेक्नोलॉजी ऑफ प्लांट्स (IMBIO) के प्रोफेसर डॉ। डोरोथिया बार्टल्स बताते हैं, "हमारे संस्थान में, हम अध्ययन कर रहे हैं कि पौधे कई वर्षों से ऐसा कैसे करते हैं।"
उसके हितों में शामिल हैं जीन जो सूखा सहिष्णुता के लिए जिम्मेदार हैं। यह तेजी से स्पष्ट हो गया कि यह क्षमता एक "चमत्कारिक जीन" का परिणाम नहीं है। इसके बजाय, बहुत सारे जीन शामिल हैं, जिनमें से अधिकांश उन प्रजातियों में भी पाए जाते हैं जो सूखे से इतनी अच्छी तरह से सामना नहीं करते हैं।
पौधे में प्रत्येक गुणसूत्र की आठ प्रतियां होती हैं
वर्तमान अध्ययन में, बार्टेल की टीम ने मिशिगन विश्वविद्यालय (अमेरिका) के शोधकर्ताओं के साथ मिलकर क्रेटरोस्टिग्मा प्लांटागाइनम के पूर्ण जीनोम का विश्लेषण किया। और यह काफी जटिल बनाया गया है: जबकि अधिकांश जानवरों में प्रत्येक गुणसूत्र की दो प्रतियां होती हैं- एक मां से, एक पिता से- क्रेटेरोस्टिग्मा में आठ होते हैं। इस तरह के "आठ गुना" जीनोम को ऑक्टोप्लोइड भी कहा जाता है। इसके विपरीत हम मनुष्य द्विगुणित हैं।
"आनुवांशिक जानकारी का ऐसा गुणन कई में देखा जा सकता है पौधों जिसके तहत विकसित किया गया है चरम स्थितियां," बार्टेल्स कहते हैं। लेकिन ऐसा क्यों है? एक संभावित कारण: यदि एक जीन दो के बजाय आठ प्रतियों में मौजूद है, तो इसे सैद्धांतिक रूप से चार गुना तेजी से पढ़ा जा सकता है। एक ऑक्टोप्लोइड जीनोम इसलिए बड़ी मात्रा में आवश्यक प्रोटीन को बहुत तेज़ी से उत्पादित करने में सक्षम बनाता है। के विकास के लिए भी यह क्षमता महत्वपूर्ण प्रतीत होती है सहिष्णुता की कमी.
क्रेटरोस्टिग्मा में, सूखे के प्रति अधिक सहिष्णुता से जुड़े कुछ जीनों को और भी दोहराया जाता है। इनमें तथाकथित ईएलआईपी शामिल हैं - संक्षिप्त नाम "प्रारंभिक प्रकाश प्रेरक प्रोटीन" के लिए खड़ा है, क्योंकि वे तेजी से प्रकाश द्वारा स्विच किए जाते हैं और ऑक्सीडेटिव तनाव से बचाते हैं। वे सभी सूखा-सहिष्णु प्रजातियों में उच्च प्रतिलिपि संख्या में होते हैं।
बार्टल्स बताते हैं, "क्रेटरोस्टिग्मा में करीब 200-ईएलआईपी जीन हैं जो लगभग समान हैं और विभिन्न गुणसूत्रों पर दस या बीस प्रतियों के बड़े समूहों में स्थित हैं।" सूखा-सहिष्णु पौधे संभवतः जीन के व्यापक नेटवर्क पर आकर्षित हो सकते हैं कि वे सूखे की स्थिति में तेजी से बढ़ सकते हैं।
सूखे के प्रति संवेदनशील प्रजातियों में आमतौर पर समान जीन होते हैं - हालांकि कम प्रतिलिपि संख्या में। यह भी आश्चर्य की बात नहीं है: अधिकांश पौधों के बीज और पराग अक्सर बिना पानी के लंबे समय तक अंकुरित होने में सक्षम होते हैं। इसलिए उनके पास सूखे से बचाव के लिए एक आनुवंशिक कार्यक्रम भी है। "हालांकि, यह कार्यक्रम सामान्य रूप से अंकुरण पर बंद हो जाता है और बाद में पुन: सक्रिय नहीं किया जा सकता है," वनस्पतिशास्त्री बताते हैं। "पुनरुत्थान पौधों में, इसके विपरीत, यह सक्रिय रहता है।"
अधिकांश प्रजातियाँ सूखा सहिष्णुता 'कर सकती हैं'
सूखे की सहनशीलता, तब, कुछ ऐसा है जो अधिकांश पौधे "कर सकते हैं।" इस क्षमता को प्रदान करने वाले जीन शायद विकास के दौरान बहुत पहले उभरे। हालाँकि, ये नेटवर्क सूखा-सहिष्णु प्रजातियों में अधिक कुशल हैं और इसके अलावा, जीवन चक्र के केवल कुछ चरणों में ही सक्रिय नहीं हैं।
उस ने कहा, क्रेटरोस्टिग्मा प्लांटागाइनम में हर कोशिका का "सूखा कार्यक्रम" समान नहीं होता है। यह डसेलडोर्फ विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं द्वारा दिखाया गया था, जो अध्ययन में भी शामिल थे। उदाहरण के लिए, विभिन्न सूखा नेटवर्क जीन पत्तियों की तुलना में सूखने के दौरान जड़ों में सक्रिय होते हैं। यह खोज अप्रत्याशित नहीं है: उदाहरण के लिए, पत्तियों को सूर्य के हानिकारक प्रभावों से खुद को बचाने की जरूरत है। उदाहरण के लिए, ईएलआईपी द्वारा इसमें उनकी मदद की जाती है। पर्याप्त नमी के साथ, पौधे प्रकाश संश्लेषक वर्णक बनाता है जो कम से कम आंशिक रूप से विकिरण को अवशोषित करता है। सूखे के दौरान यह प्राकृतिक सुरक्षा काफी हद तक विफल हो जाती है। जड़ों, इसके विपरीत, सनबर्न के बारे में चिंता करने की ज़रूरत नहीं है।
अध्ययन कुछ क्यों की समझ में सुधार करता है जाति सूखे से बहुत कम पीड़ित हैं। लंबी अवधि में, यह गेहूं या मकई जैसी फसलों के प्रजनन में योगदान दे सकता है जो बेहतर तरीके से सामना करते हैं सूखा. जलवायु परिवर्तन के समय में, इनकी भविष्य में पहले से कहीं अधिक मांग होने की संभावना है।