सूरजमुखी के रहस्य का अनावरण: पुष्प समरूपता की कई उत्पत्ति की खोज की गई

 एक नए विश्लेषण के अनुसार, सूरजमुखी परिवार के पेड़ से पता चला कि फूल समरूपता इस बड़े पौधे परिवार के सदस्यों के बीच स्वतंत्र रूप से कई बार विकसित हुई, एक प्रक्रिया जिसे अभिसरण विकास कहा जाता है। पेन स्टेट जीवविज्ञानी के नेतृत्व में अनुसंधान दल ने परिवार के पेड़ की अधिक महीन शाखाओं का समाधान किया, जिससे यह जानकारी मिली कि सूरजमुखी परिवार - जिसमें एस्टर, डेज़ी और लेट्यूस और आटिचोक जैसी खाद्य फसलें शामिल हैं - कैसे विकसित हुईं।

विश्लेषण और निष्कर्षों का वर्णन करने वाला एक पेपर, जो शोधकर्ताओं ने कहा कि अधिक वांछनीय विशेषताओं वाले पौधों को चुनिंदा रूप से प्रजनन करने के लिए उपयोगी लक्षणों की पहचान करने में मदद कर सकता है, प्लांट कम्युनिकेशन जर्नल में ऑनलाइन दिखाई दिया ।

एबरली कॉलेज ऑफ साइंस में जीव विज्ञान के प्रोफेसर, प्लांट रिप्रोडक्टिव डेवलपमेंट एंड इवोल्यूशन के हक चेयर होंग मा ने कहा, "अभिसरण विकास विभिन्न प्रजातियों में एक ही विशेषता प्रतीत होने वाले स्वतंत्र विकास का वर्णन करता है , जैसे पक्षियों और चमगादड़ों में पंख।" पेन स्टेट और अनुसंधान दल के नेता। "इससे उनके लक्षणों की तुलना करके यह निर्धारित करना मुश्किल हो सकता है कि दो प्रजातियां कितनी निकटता से संबंधित हैं, इसलिए डीएनए अनुक्रम के आधार पर एक विस्तृत पारिवारिक वृक्ष होना यह समझने के लिए महत्वपूर्ण है कि ये लक्षण कैसे और कब विकसित हुए।"

सूरजमुखी परिवार वंशावली में प्रगति

उदाहरण के लिए, सूरजमुखी का सिर वास्तव में कई छोटे फूलों से बना एक मिश्रण है। जबकि सिर आम तौर पर रेडियल रूप से सममित होता है - इसे स्टारफिश या पाई की तरह कई दिशाओं में दो बराबर हिस्सों में विभाजित किया जा सकता है - अलग-अलग फूलों में समरूपता के विभिन्न रूप हो सकते हैं। नए अध्ययन के अनुसार, द्विपक्षीय समरूपता - जहां केवल एक रेखा होती है जो फूल को दो बराबर हिस्सों में विभाजित करती है - विकासवादी इतिहास में सूरजमुखी में स्वतंत्र रूप से कई बार विकसित और खो गई है। शोधकर्ताओं ने पाया कि यह अभिसरण विकास संभवतः पुष्प नियामक जीन, CYC2 की प्रतियों की संख्या और अभिव्यक्ति पैटर्न में परिवर्तन से संबंधित है।

हाल के वर्षों में, संबंधित प्रजातियों के एक समूह के लिए कई पारिवारिक पेड़ों का निर्माण बड़े पैमाने पर ट्रांसक्रिप्टोम्स का उपयोग करके किया गया है, जो कि एक प्रजाति द्वारा व्यक्त किए गए सभी जीनों के अनिवार्य रूप से आनुवंशिक अनुक्रम हैं, शोधकर्ताओं ने समझाया। किसी प्रजाति के लिए उच्च-गुणवत्ता वाले संपूर्ण-जीनोम अनुक्रमों की तुलना में ट्रांसक्रिप्टोम प्राप्त करना आसान है, लेकिन इसे तैयार करना अभी भी कठिन और महंगा है और इसके लिए ताजे पौधों के नमूनों की आवश्यकता होती है। तुलना के लिए उपलब्ध प्रजातियों की संख्या बढ़ाने के लिए टीम ने कम-कवरेज जीनोम अनुक्रमों की ओर रुख किया, जो जीनोम स्किमिंग नामक प्रक्रिया के माध्यम से उत्पादित होते हैं और सूखे पौधों के नमूनों से भी अपेक्षाकृत सस्ते और तैयार करने में आसान होते हैं।

मा ने कहा, "किसी प्रजाति के लिए एक सटीक संपूर्ण-जीनोम अनुक्रम प्राप्त करने के लिए, त्रुटियों को कम करने के लिए उसके डीएनए वर्णमाला के प्रत्येक अक्षर को कई बार पढ़ा जाना चाहिए - या कवर किया जाना चाहिए।" “पारिवारिक वृक्ष बनाने के प्रयोजनों के लिए, हम इस पेपर में दिखाते हैं कि हम कम कवरेज जीनोम अनुक्रमों से बच सकते हैं। इससे हमें अपने विश्लेषण में प्रजातियों की संख्या बढ़ाने में मदद मिली, जिसके परिणामस्वरूप, हमें सूरजमुखी परिवार के पेड़ पर अधिक महीन शाखाओं को हल करने की अनुमति मिली।

टीम ने सूरजमुखी परिवार में 16 उप-परिवारों, 41 जनजातियों और 144 उप-जनजाति-स्तरीय समूहों के प्रतिनिधियों के साथ कुल 706 प्रजातियों के लिए, बड़ी संख्या में नए प्राप्त स्किम्ड जीनोम के साथ, सार्वजनिक रूप से उपलब्ध और नव निर्मित ट्रांस्क्रिप्टोम के संयोजन का उपयोग किया। उपपरिवार परिवार के प्रमुख उपविभाजन हैं, जबकि जनजातियों और उपजनजाति में एक या अधिक वंश शामिल हो सकते हैं, जो प्रजातियों के ठीक ऊपर वर्गीकरण स्तर है।

मा ने कहा, "सूरजमुखी परिवार के पेड़ के पिछले संस्करणों ने अधिकांश उप-परिवारों और कई जनजातियों के बीच संबंध स्थापित किए थे, जो एक पेड़ की मुख्य शाखाओं के बराबर हैं।" “हमारे बढ़े हुए नमूने के आकार के साथ, हम उप-जनजाति और जीनस स्तर पर अधिक छोटी शाखाओं और टहनियों को हल करने में सक्षम थे। इस उच्च-रिज़ॉल्यूशन वाले पेड़ ने हमें यह पुनर्निर्माण करने की अनुमति दी कि फूल समरूपता जैसे लक्षण कहाँ और कब विकसित हुए, यह दर्शाता है कि द्विपक्षीय समरूपता कई बार स्वतंत्र रूप से विकसित हुई होगी।

आणविक अंतर्दृष्टि और भविष्य की दिशाएँ

टीम ने सूरजमुखी के फूलों के विकास में शामिल जीन के आणविक विकास का भी अध्ययन किया। उन्होंने पाया कि इनमें से एक जीन, CYC2, जो प्रत्येक प्रजाति के जीनोम में कई प्रतियों में पाया जाता है, द्विपक्षीय रूप से सममित फूलों वाली प्रजातियों में सक्रिय था, जिससे पता चलता है कि यह इस विशेषता के अभिसरण विकास के लिए आणविक आधार का हिस्सा हो सकता है। इसका और परीक्षण करने के लिए, टीम ने विभिन्न प्रकार की समरूपता वाली प्रजातियों के फूलों में CYC2 जीन अभिव्यक्ति की मात्रा निर्धारित करने के लिए प्रयोग किए।

मा ने कहा, "हमारे विश्लेषण ने CYC2 अभिव्यक्ति और फूल समरूपता के बीच एक स्पष्ट संबंध दिखाया है, जिससे पता चलता है कि विभिन्न सूरजमुखी प्रजातियों में इन जीनों का उपयोग कैसे किया जाता है, यह परिवार में देखे गए अभिसरण विकास में शामिल है।" “सूरजमुखी परिवार फूलों के पौधों के दो सबसे बड़े परिवारों में से एक है, जिसमें 28,000 से अधिक प्रजातियाँ हैं, जिनमें कई आर्थिक रूप से महत्वपूर्ण कृषि और बागवानी प्रजातियाँ भी शामिल हैं। यह समझने से कि ये प्रजातियाँ एक-दूसरे से कैसे संबंधित हैं, हमें यह निर्धारित करने की अनुमति मिलती है कि उनके लक्षण कैसे और कब विकसित हुए। इस ज्ञान का उपयोग उन उपयोगी लक्षणों की पहचान करने के लिए भी किया जा सकता है जिन्हें निकट संबंधी जंगली प्रजातियों से पालतू प्रजातियों में विकसित किया जा सकता है।