कैसे कंप्यूटर हैक अंगूर के लिए इस्तेमाल किया जा रहा है
यह देश भर के विश्वविद्यालयों और ऑन्कोलॉजी संस्थानों में एक परिचित दृष्टि है: अंगूर की लताओं की पंक्तियाँ जो काम के वर्षों का प्रतिनिधित्व करती हैं, प्रत्येक बेहतर के लिए वाइन उद्योग को बदलने की उम्मीद के साथ।
पहली नज़र में, ऐसा नहीं लगता है कि सदियों से अंगूर-प्रजनन तकनीक बहुत बदल गई है। ब्रीडर्स एक बेल को दूसरे के पराग के साथ निषेचित करते हैं, जिससे संतान पैदा होने की उम्मीद होती है जो बीमारी का विरोध करेगी और गुणवत्ता वाले अंगूर का उत्पादन करेगी।
लेकिन पर्दे के पीछे, अंगूर-प्रजनन अनुसंधान उन कंप्यूटरों पर निर्भर करता है जो आनुवंशिक डेटा का विश्लेषण करते हैं। उम्मीद यह है कि इससे उस दर में वृद्धि होगी जिस पर अंगूर की नई किस्में विकसित की जाती हैं और यह वाइनमेकिंग उद्योग की जीवन शक्ति सुनिश्चित करती है।
'मैं 23andme की सादृश्यता का उपयोग करता हूं, जब मैं यह बताने की कोशिश करता हूं कि हम क्या कर रहे हैं,' डॉ। डेरियो कैंटू, एसोसिएट प्रोफेसर ऑफ विटाइकल्चर एंड एनोलॉजी कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय, डेविस। 'ये सभी कंपनियाँ जो आपके वंश को देती हैं और कुछ बीमारियों से ग्रस्त होने की आपकी संभावना - मुझे लगता है कि हम क्या कर रहे हैं, इन उपकरणों का उपयोग करके इन कंपनियों को इतालवी अंगूरों में जीनों को जल्दी समझने के लिए।'
डॉ। कैंटू विभिन्न विशेषताओं के लिए जिम्मेदार मतभेदों को समझने के लिए वाइन अंगूर की खेती के आनुवंशिक मेकअप का विश्लेषण करने के लिए कंप्यूटर का उपयोग करते हैं। ब्रीडर्स तब मूल किस्मों को बनाने के लिए वांछनीय लक्षणों को संयोजित करने का प्रयास कर सकते हैं जो रोग और सूखे के लिए अधिक प्रतिरोधी हो सकते हैं, और नए, अद्वितीय स्वादों की पेशकश कर सकते हैं।
क्या विज्ञान हमारे पसंदीदा वाइन को बचा सकता है? 'मैं खुद ब्रीडर नहीं हूं,' डॉ। कंटू कहते हैं। 'मैं एंडी वॉकर [यूसी-डेविस में एक साथी संकाय सदस्य] के साथ सहयोग करता हूं। वह ब्रीडर है। हम इस अर्थ में एक दूसरे के पूरक हैं कि वह पारंपरिक प्रजनक है और मैं कंप्यूटर का आदमी हूं, इसलिए मैं उसकी रुचि के कुछ लक्षणों के आनुवांशिकी को समझने में उसकी मदद करता हूं।
'तो एंडी क्या करता है, रोग प्रतिरोधक क्षमता के लिए जंगली अंगूरों की प्राकृतिक प्राकृतिक आबादी है - ख़स्ता फफूंदी इत्यादि - और फिर वह उन लक्षणों को खेती की गई किस्मों में शामिल करने की कोशिश करता है। मैं उन्हें उन लक्षणों के आनुवंशिक आधार को समझने में मदद करता हूं। ”
अंगूर को पुराने तरीके से बनाना
परंपरागत रूप से, एक ब्रीडर वांछनीय लक्षण, या फेनोटाइप के साथ दो मूल पौधों का चयन करेगा। उदाहरण के लिए, एक माता-पिता के पास बड़े अंगूर हो सकते हैं, लेकिन खराब रोग सहिष्णुता, जबकि दूसरे में छोटे अंगूर हो सकते हैं, लेकिन पाउडर फफूंदी के लिए प्रतिरोधी हो सकते हैं। इस उदाहरण में, इन पौधों को पार करके, प्रजनकों को एक संतान की तलाश होती है, जिसमें बड़े जामुन और रोग प्रतिरोध के वांछनीय लक्षण होते हैं।
एक बार ब्रीडर ने महिला माता-पिता को निषेचित करने के लिए नर माता-पिता से पराग का उपयोग किया है, जिसके परिणामस्वरूप बीज लगाए जाते हैं। पौधों को फल लगने और उनका मूल्यांकन करने में चार से छह साल लगेंगे।
कैच? यह गारंटी नहीं है कि किसी भी वंश को वांछित विशेषता प्राप्त होगी। संभावित रूप से, काम के वर्ष सचमुच फलदायी साबित हो सकते हैं।
डॉ। लांस कैडल-डेविडसन (खड़े) और डॉ। एवी कर्ण, अनुकूल अंगूर लक्षणों के लिए बड़े पैमाने पर आनुवंशिक डेटा का विश्लेषण करते हैं
प्रकृति को उन्नत बनाना
मार्कर-असिस्टेड ब्रीडिंग एक तरीका है जिसमें कंप्यूटर का उपयोग अंगूर अनुसंधान में किया जाता है, का एक केंद्रीय हिस्सा VitisGen2 परियोजना । यह विधि प्रजनकों को चुनने के लिए प्रजनकों की मदद के लिए डीएनए डेटा का उपयोग करती है। लक्ष्य पौधों को बेहतर चखने वाले अंगूरों के साथ विकसित करना है जो अधिक रोग और कीट प्रतिरोधी हैं।
'अंगूर के प्रजनन कार्यक्रमों में, हमारे पास इतना डेटा है,' डॉ। अविनाश कर्ण, कम्प्यूटेशनल जीव विज्ञान और मात्रात्मक आनुवांशिकी के एक पोस्टडॉक्टरल रिसर्च एसोसिएट कहते हैं। कॉर्नेल विश्वविद्यालय । 'एक आनुवांशिक डेटा है, जिसमें डीएनए अनुक्रमण डेटा और फ़ेनोटाइप डेटा शामिल हैं। फेनोटाइप डेटा हो सकता है [शारीरिक लक्षण जैसे] रोग प्रतिरोध, फल की गुणवत्ता या ठंड सहिष्णुता जैसे अनुकूलन। '
कर्ण का कहना है कि VitisGen2 जैसे कार्यक्रम से उत्पन्न जानकारी की चौंका देने वाली मात्रा का विश्लेषण करने के लिए उच्च कंप्यूटिंग शक्ति महत्वपूर्ण है।
मार्कर-असिस्टेड ब्रीडिंग प्रजनन प्रक्रिया को कारगर बनाना चाहता है। सबसे पहले, शोधकर्ता विशिष्ट अंगूर की लताओं के लिए फेनोटाइप और आनुवंशिक डेटा एकत्र करते हैं। जानकारी को एक डेटाबेस में रखा जाता है, और शोधकर्ता यह निर्धारित करने के लिए उपकरणों का उपयोग करते हैं कि कौन सा आनुवंशिक अनुक्रम, या मार्कर, किसी विशेष लक्षण के साथ जुड़ा हुआ है। फिर, पौधे के डीएनए में उस मार्कर की तलाश करके, वे यह निर्धारित कर सकते हैं कि उसमें वांछित गुणवत्ता है या नहीं।
हाइब्रिड अंगूर मैटर क्यों कर्ण एक पुस्तक के माध्यम से स्किमिंग करने और पूरे पाठ को पढ़ने के बजाय कुछ महत्वपूर्ण शब्दों की तलाश करने की प्रक्रिया की तुलना करता है।
एक बार वांछित विशेषता की पहचान हो जाने के बाद, प्रजनक पारंपरिक तकनीकों का उपयोग करके एक क्रॉस बनाते हैं और परिणामस्वरूप बीज लगाते हैं। कई वर्षों तक इंतजार करने के बजाय जब तक बेल फल नहीं खाती, प्रजनक देख सकते हैं कि बेलें महीनों में वांछित जीन ले जाती हैं या नहीं।
एक बार रोपाई कुछ महीने पुरानी हो जाने के बाद, पत्ती के ऊतक का विश्लेषण यह देखने के लिए किया जा सकता है कि पौधे को एक विशेष डीएनए मार्कर विरासत में मिला है या नहीं। यदि ऐसा होता है, तो प्रजनक बेल को विकसित करना जारी रख सकता है। यदि नहीं, तो इसे खारिज किया जा सकता है।
'' मार्कर-असिस्टेड चयन] ब्रीडर को समय, धन और स्थान बचाने में मदद करेगा, 'कर्ण कहते हैं। 'यह बड़ा अंतर है, इस सभी जानकारी का उपयोग करने और किसी भी पारंपरिक [प्रजनन] विधि पर इसका विश्लेषण करने में।'
भविष्य कैसा है?
कंप्यूटर सहायता प्राप्त अंगूर प्रजनन शराब उपभोक्ताओं को कैसे प्रभावित करेगा? कर्ण का कहना है कि बेलें जो रोगों के लिए प्रतिरोधी हैं या एक बदलती जलवायु के लिए बेहतर रूप से अनुकूलित हैं, यह सुनिश्चित करेगी कि वाइनमेकर्स के पास अंगूर है जो उन्हें बढ़ती उपभोक्ता मांग को पूरा करने की आवश्यकता है।
'मैं कहूंगा कि हम जो काम करते हैं वह निश्चित रूप से [अंगूर] प्रजनकों की मदद करने के लिए जा रहा है, समय और धन की बचत करके और [उन्हें और अधिक कुशल निर्णय लेने में मदद करने के लिए],' कर्ण कहते हैं। 'वे एक बेहतर उत्पाद देने में सक्षम होने जा रहे हैं, जो बेहतर गुणवत्ता वाली शराब का उत्पादन करने में मदद करेगा।'
अपने पसंदीदा वाइन के पीछे का सच डॉ। कैंटू का कहना है कि नई अंगूर की किस्मों के विकास के अलावा, मौजूदा, लेकिन कम-ज्ञात, खेती करने वालों की आनुवंशिक सामग्री को समझना महत्वपूर्ण है।
वे कहते हैं, 'हम इस बारे में बहुत बात करते हैं कि कैसे जलवायु परिवर्तन से विटामिस्क और वाइनमेकिंग बर्बाद हो जाएगी, लेकिन हम उपलब्ध खेती का पता लगा सकते हैं,' वे कहते हैं। 'वहाँ उनमें से हजारों हैं। दक्षिणी इटली या दक्षिणी स्पेन जैसे [कुछ] ऐसे हैं जिन्हें बहुत गर्म और शुष्क जलवायु में खेती के लिए अनुकूलित किया गया है। वे उस पर्यावरण के लिए बहुत बेहतर रूप से अनुकूलित हैं जिसका हम अभी सामना कर रहे हैं, और शायद उससे भी अधिक जो हम भविष्य में सामना कर रहे हैं।
“हम अपनी अलमारियों पर जो पाते हैं उसके अलग-अलग नाम और अलग-अलग लेबल होंगे। लेकिन हमारे पास अभी जो है उससे बेहतर हो सकता है। ”
