একটি ভুট্টা ক্ষেতে নীচের অংশে যা ঘটে তা উপেক্ষা করা সহজ, তবে ভুট্টার মূল স্থাপত্য জল এবং পুষ্টি অর্জনে গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করতে পারে, খরা সহনশীলতা, জল ব্যবহারের দক্ষতা এবং স্থায়িত্বকে প্রভাবিত করে। যদি প্রজননকারীরা ভুট্টার শিকড়কে খাড়া কোণে বাড়তে উত্সাহিত করতে পারে, তাহলে ফসলটি সম্ভাব্যভাবে মাটির গভীরে গুরুত্বপূর্ণ সম্পদ অ্যাক্সেস করতে পারে।
সেই লক্ষ্যের দিকে একটি প্রথম পদক্ষেপ হল মহাকর্ষের প্রতিক্রিয়ায় মূলের বৃদ্ধি, গ্র্যাভিট্রোপিজমের সাথে জড়িত জিনগুলি শেখা। প্রকাশিত একটি নতুন গবেষণায় ন্যাশনাল একাডেমী অফ সায়েন্সেসের প্রসিডিংস, উইসকনসিন বিশ্ববিদ্যালয়ের বিজ্ঞানীরা, ইলিনয় বিশ্ববিদ্যালয়ের গবেষকদের সহযোগিতায়। ভুট্টা এবং মডেল প্লান্ট অ্যারাবিডোপসিসে এরকম চারটি জিন চিহ্নিত করুন।
যখন একটি অঙ্কুরিত বীজ তার দিকে ঘুরিয়ে দেওয়া হয়, তখন কিছু শিকড় আকস্মিকভাবে, খাড়াভাবে অভিকর্ষের দিকে মোড় নেয়, যখন অন্যগুলি আরও ধীরে ধীরে একটি ভগ্নাংশকে ঘুরিয়ে দেয়। গবেষকরা হাজার হাজার চারাগাছের রুট গ্র্যাভিট্রোপিজমের সূক্ষ্ম পার্থক্য পর্যবেক্ষণ করতে মেশিন ভিশন পদ্ধতি ব্যবহার করেছেন এবং প্রতিটি বীজের জন্য জেনেটিক তথ্যের সাথে সেই ডেটা একত্রিত করেছেন। ফলাফলটি জিনোমে গ্র্যাভিট্রোপিজম জিনের সম্ভাব্য অবস্থান ম্যাপ করেছে।
মানচিত্রটি গবেষকদের জিনোমের সঠিক আশেপাশে পৌঁছে দিয়েছে - কয়েকশ জিনের অঞ্চল - তবে তারা এখনও গ্র্যাভিট্রোপিজমের জন্য নির্দিষ্ট জিন সনাক্ত করতে অনেক দূরে ছিল। ভাগ্যক্রমে, তাদের একটি টুল ছিল যা সাহায্য করতে পারে।
"কারণ আমরা পূর্বে দূরবর্তী সম্পর্কযুক্ত অ্যারাবিডোপসিস উদ্ভিদের সাথে একই পরীক্ষা করেছিলাম, আমরা উভয় প্রজাতির জিনোমের প্রাসঙ্গিক অঞ্চলের মধ্যে জিনগুলিকে মেলাতে সক্ষম হয়েছিলাম। ফলো-আপ পরীক্ষাগুলি চারটি জিনের পরিচয় যাচাই করেছে যা রুট গ্র্যাভিট্রোপিজমকে সংশোধন করে। নতুন তথ্য আমাদের বুঝতে সাহায্য করতে পারে কিভাবে মাধ্যাকর্ষণ রুট সিস্টেমের আর্কিটেকচারকে আকার দেয়,” বলেছেন এডগার স্প্যাল্ডিং, উইসকনসিন বিশ্ববিদ্যালয়ের উদ্ভিদবিদ্যা বিভাগের অধ্যাপক এবং গবেষণার প্রধান লেখক।
ম্যাট হাডসন, ইলিনয় বিশ্ববিদ্যালয়ের ফসল বিজ্ঞান বিভাগের অধ্যাপক এবং অধ্যয়নের সহ-লেখক, যোগ করেছেন, "আমরা ভুট্টায় একটি কম গবেষণা করা বৈশিষ্ট্য দেখেছি যা বিভিন্ন কারণে গুরুত্বপূর্ণ, বিশেষ করে জলবায়ু পরিবর্তনের প্রেক্ষাপটে . এবং আমরা উদ্ভিদের মধ্যে বিবর্তনীয় পার্থক্যকে আমাদের পক্ষে কাজ করে এটি করেছি।"
ভুট্টা এবং অ্যারাবিডোপসিস, একটি ছোট সরিষা আপেক্ষিকভাবে উদ্ভিদ জীববিজ্ঞানীদের দ্বারা বর্ণনা করা হয়েছে, বিবর্তনীয় ইতিহাসে প্রায় 150 মিলিয়ন বছরের ব্যবধানে বিবর্তিত হয়েছে। হাডসন ব্যাখ্যা করেছেন যে যদিও উভয় প্রজাতিই উদ্ভিদের মৌলিক কাজগুলি ভাগ করে নেয়, তবে তাদের নিয়ন্ত্রণকারী জিনগুলি সময়ের সাথে সাথে জিনোমের মধ্যে ঝাঁকুনি হয়ে গেছে। সাধারণ জিনগুলিকে সংকুচিত করার জন্য এটি একটি ভাল জিনিস হতে দেখা যাচ্ছে।
ঘনিষ্ঠভাবে সম্পর্কিত প্রজাতিতে, জিনগুলি জিনোমে প্রায় একই ক্রমে সারিবদ্ধ থাকে (যেমন, ABCDEF)। যদিও দূরবর্তী প্রজাতির মধ্যে একই জিন থাকতে পারে, তবে এই অঞ্চলে জিনের ক্রম যে বৈশিষ্ট্য মানচিত্রটির সাথে মেলে না (যেমন, UGRBZ)। গবেষকরা প্রতিটি জিনোমে কোথায় দেখতে হবে তা চিহ্নিত করার পরে, অন্যথায় অমিল জিন ক্রমগুলি সাধারণ জিনগুলিকে (এই ক্ষেত্রে B) পপ আউট করে দেয়।
হাডসন বলেছেন, "আমি ভেবেছিলাম এটি খুব দুর্দান্ত ছিল যে আমরা এমন জিনগুলি সনাক্ত করতে পারি যেগুলি আমরা অন্যথায় কেবল সম্পর্কহীন উদ্ভিদ প্রজাতির জিনোমিক ব্যবধানগুলির তুলনা করে খুঁজে পেতাম না।" "আমরা বেশ আত্মবিশ্বাসী ছিলাম যে তারা সঠিক জিন ছিল যখন তারা এই বিশ্লেষণ থেকে বেরিয়ে আসে, কিন্তু স্প্যাল্ডিংয়ের গ্রুপ তারপরে আরও সাত বা আট বছর কাটিয়েছে কঠিন জৈবিক ডেটা যাচাই করার জন্য, প্রকৃতপক্ষে, তারা গ্র্যাভিট্রোপিজমের ভূমিকা পালন করে। এটি করার পরে, আমি মনে করি আমরা সম্পূর্ণ পদ্ধতিটিকে এমনভাবে যাচাই করেছি যে ভবিষ্যতে, আপনি বিভিন্ন ফেনোটাইপের জন্য এই পদ্ধতিটি ব্যবহার করতে পারেন।"
স্পাল্ডিং নোট করে যে পদ্ধতিটি সম্ভবত বিশেষভাবে সফল ছিল কারণ সুনির্দিষ্ট পরিমাপ একটি সাধারণ পরিবেশে করা হয়েছিল।
"প্রায়শই, ভুট্টা গবেষকরা একটি ক্ষেত্রে তাদের আগ্রহের বৈশিষ্ট্যগুলি পরিমাপ করে, যেখানে অ্যারাবিডোপসিস গবেষকরা তাদের গাছপালা বৃদ্ধির চেম্বারে বাড়াতে থাকে," তিনি বলেছেন। “আমরা একটি অত্যন্ত নিয়ন্ত্রিত উপায়ে মূল গ্র্যাভিট্রোপিজম ফেনোটাইপ পরিমাপ করেছি। এই বীজগুলি একটি পেট্রি প্লেটে জন্মানো হয়েছিল, এবং পরীক্ষাটি কয়েক ঘন্টা স্থায়ী হয়েছিল, কারণ আপনি বাস্তব জগতে পরিমাপ করতে পারেন এমন বৈশিষ্ট্যগুলির বিপরীতে যা সমস্ত ধরণের পরিবর্তনশীলতার জন্য উন্মুক্ত।"
এমনকি যখন বৈশিষ্ট্যগুলি একটি সাধারণ পরিবেশে পরিমাপ করা যায়, সমস্ত বৈশিষ্ট্য এই পদ্ধতির জন্য ভাল প্রার্থী তৈরি করে না। গবেষকরা জোর দিয়েছেন যে প্রশ্নে থাকা বৈশিষ্ট্যগুলি উদ্ভিদের মৌলিক কার্যকারিতার জন্য মৌলিক হওয়া উচিত, একই প্রাচীন জিনগুলি সম্পর্কহীন প্রজাতিতে বিদ্যমান রয়েছে তা নিশ্চিত করে।
"গ্রাভিট্রোপিজম বিশেষত এই পদ্ধতির মাধ্যমে অধ্যয়ন করার জন্য উপযুক্ত হতে পারে কারণ এটি জমির সফল উপনিবেশের পরে অঙ্কুর এবং শিকড়ের মূল বিশেষীকরণের চাবিকাঠি হতে পারে," স্প্যাল্ডিং বলেছেন।
হাডসন নোট করেছেন যে গ্র্যাভিট্রোপিজম একটি ভিন্ন ল্যান্ডস্কেপের উপনিবেশের চাবিকাঠি হবে।
"নাসা অন্যান্য গ্রহে বা মহাকাশে ফসল ফলাতে আগ্রহী এবং তাদের জানা দরকার যে এটি করার জন্য আপনাকে কী প্রজনন করতে হবে," তিনি বলেছেন। "গাছগুলি মাধ্যাকর্ষণ ছাড়াই বেশ বিশৃঙ্খল।"
নিবন্ধটি, "গ্রাভিট্রোপিজমের প্রাকৃতিক পরিবর্তনকে প্রভাবিত করে এমন জিন সনাক্ত করতে ভুট্টার মধ্যে অর্থবিদ্যা এবং অ্যারাবিডোপসিস কিউটিএল ব্যবহার করে," প্রকাশিত হয়েছে ন্যাশনাল একাডেমী অফ সায়েন্সেসের প্রসিডিংস [DOI: 10.1073/pnas.2212199119]। গবেষণাটি ন্যাশনাল সায়েন্স ফাউন্ডেশন দ্বারা অর্থায়ন করা হয়েছিল।
শস্য বিজ্ঞান বিভাগটি ইলিনয় ইউনিভার্সিটি আরবানা-চ্যাম্পেইনের কৃষি, ভোক্তা এবং পরিবেশ বিজ্ঞান কলেজে রয়েছে।