चावल दुनिया की आधी से ज़्यादा आबादी का मुख्य भोजन है। चावल के दाने को खाने योग्य बनाने से पहले, उसे ढकने वाली भूसी की सबसे बाहरी परत को हटाना पड़ता है। अक्सर चावल को सफ़ेद करने के लिए अगली परत, जिसे चोकर कहते हैं, को भी हटा दिया जाता है।
परंपरागत रूप से, इन परतों को धान के चावल को ओखली में मूसलों से कूटकर और फिर भूसी से दानों को अलग करके हटाया जाता है। आजकल, यांत्रिक रोलर्स मिलिंग नामक प्रक्रिया में परतों को घिसते हैं, और परिणामस्वरूप चावल के कुछ दाने टूट जाते हैं। अगर दानों में चाकपन (चॉकनेस) नामक गुण हो, तो टूटन बढ़ जाती है। चूँकि चाकपन व्यावसायिक रूप से स्वीकार्य अनाज की रिकवरी को कम करता है, इसलिए यह गुणवत्ता को कम करता है।
चावल को चाकयुक्त तब कहा जाता है जब पीसने के बाद दानों के एक बड़े हिस्से में पारभासी के बजाय अपारदर्शी भाग होते हैं। चाकयुक्त चावल भंगुर भी होता है। हालाँकि, अपारदर्शी और पारभासी दानों के बीच का अंतर पकाने के दौरान गायब हो जाता है, और चाकपन का स्वाद या सुगंध पर कोई प्रभाव नहीं पड़ता है।
चाकपन को चाकयुक्त दाने की दर से मापा जाता है, जो सभी चावल के दानों में चाकयुक्त दानों का अनुपात है, और चाकपन की मात्रा, जो उनमें चाकपन की मात्रा को दर्शाती है।
चावल की किस्मों में चाकपन कई जीनों और उच्च तापमान तथा पोषक तत्वों की उपलब्धता जैसे पर्यावरणीय कारकों से प्रभावित होता है। इसलिए वैज्ञानिक लंबे समय से चाकपन को कम करने के तरीके खोजने के लिए संघर्ष कर रहे हैं। हाल ही में, चीन के यंग्ज़हौ स्थित यंग्ज़हौ विश्वविद्यालय के कृषि महाविद्यालय की एक टीम के काम में एक बड़ी सफलता मिली। शोधकर्ताओं ने एक जीन की पहचान की जिसे उन्होंने चाक9 नाम दिया, जो उन्होंने पाया कि कई चावल की किस्मों में चाकपन को नियंत्रित करता है।
उनके निष्कर्ष जुलाई में नेचर कम्युनिकेशंस पत्रिका में प्रकाशित हुए थे। इस जीन की पहचान करने से वैज्ञानिकों को चावल की विभिन्न किस्मों में चाकपन को कम करने का एक तरीका मिल गया है।
शोधकर्ताओं ने 175 धान की किस्मों का जीनोम अनुक्रमण किया, जिनमें दाने की चॉकलिनेस (chalkiness) विशेषता — यानी चॉकले दाने की दर और उसकी तीव्रता — में बड़ा अंतर देखा गया। उन्होंने जीनोम अनुक्रमों में दो मिलियन से अधिक भिन्नताएँ पाईं। इसके बाद उन्होंने यह खोजा कि कौन-सा डीएनए अनुक्रम संस्करण किस हद तक चॉकलिनेस से जुड़ा हुआ है।
इस तरह, टीम ने धान के क्रोमोसोम 9 पर एक छोटे से डीएनए खंड की पहचान की, जिसकी मौजूदगी या गैर-मौजूदगी यह तय कर रही थी कि किस्म में चॉकलिनेस कम होगा या ज्यादा। कम चॉकलिनेस वाली किस्मों में यह खंड मौजूद था और उनमें Chalk9 जीन की अभिव्यक्ति (expression) एंडोस्पर्म में अधिक थी, जबकि ज्यादा चॉकलिनेस वाली किस्मों में यह खंड नहीं था। एंडोस्पर्म धान के दाने का वह हिस्सा है, जिससे चावल की मिलिंग के बाद सबसे अधिक मात्रा मिलती है।
यह डीएनए खंड उन साइटों को समेटे हुए था, जिन्हें ट्रांसक्रिप्शन फैक्टर नामक प्रोटीन पहचानते और बाँधते हैं। इनमें से एक, OsB3, एंडोस्पर्म में अत्यधिक अभिव्यक्त हुआ। जब OsB3 इस डीएनए से जुड़ता, तो यह Chalk9 जीन को सक्रिय कर देता। जिन किस्मों में यह डीएनए खंड अनुपस्थित था, उनमें OsB3 यह काम नहीं कर पाया।
Chalk9 जीन के अनुक्रम के आधार पर शोधकर्ताओं ने अनुमान लगाया कि यह जीन E3 ubiquitin ligases नामक एंज़ाइम वर्ग का प्रोटीन बनाता है। ये एंज़ाइम तीन अन्य प्रोटीनों — ubiquitin, ubiquitin-activating enzyme (E1), और ubiquitin-conjugating enzyme (E2) — के साथ मिलकर कुछ लक्षित प्रोटीनों से ubiquitin जोड़ते हैं। इस प्रक्रिया को प्रोटीन ubiquitination कहा जाता है, और इसका काम प्रोटीनों को नष्ट करने के लिए चिह्नित करना होता है।
शोधकर्ताओं ने यह जानने की कोशिश की कि कुछ धान के दाने चॉकले क्यों हो जाते हैं। उन्होंने पाया कि Chalk9 प्रोटीन दूसरे प्रोटीन OsEBP89 को ubiquitin टैग लगा सकता है। इस टैगिंग से OsEBP89 कोशिका द्वारा नष्ट कर दिया जाता है।
यह महत्वपूर्ण था क्योंकि OsEBP89 एक पावर स्विच की तरह काम करता है। यह दो प्रकार के जीनों को चालू करता है:
- Wx जीन, जो ऐमिलोस (amylose) नामक स्टार्च का निर्माण करता है।
- SSP जीन, जो स्टार्च के भंडारण के लिए आवश्यक प्रोटीन बनाते हैं।
जब OsEBP89 अनुपस्थित होता (उदाहरण के लिए, डिलीट हो जाने पर), तो ये जीन बहुत कम चालू होते और दाने कम चॉकले बनते। लेकिन अगर OsEBP89 बहुत अधिक होता, तो ये जीन अत्यधिक सक्रिय हो जाते और दाने और अधिक चॉकले हो जाते।
प्रयोगशाला में वैज्ञानिकों ने OsEBP89 को E1, E2, Chalk9 और ubiquitin के साथ मिलाकर टेस्ट किया। परिणामस्वरूप OsEBP89 टैग होकर नष्ट हो गया। लेकिन अगर Chalk9 जीन में थोड़ा-सा संशोधन कर दिया गया, तो OsEBP89 टैग से बच निकला और नष्ट नहीं हुआ।
शुरुआत में शोधकर्ताओं ने OsEBP89 को क्यों नहीं खोजा? दरअसल लगभग सभी धान की किस्मों — यानी 4,726 उगाई जाने वाली किस्मों — में OsEBP89 जीन का एक ही संस्करण था। चूँकि यह किस्म-दर-किस्म अलग नहीं था, इसलिए शुरुआती स्क्रीनिंग में यह नहीं दिखा। असल फर्क इस बात से पड़ा कि Chalk9 किस तरह OsEBP89 पर असर करता है।
शोधकर्ताओं ने 1950 से 2000 के बीच की 127 धान किस्मों का अध्ययन किया और पाया कि कम चॉकलिनेस वाला Chalk9-L संस्करण 1990 से पहले बहुत कम था, लेकिन 1990 के बाद इसमें तेजी से वृद्धि हुई।
1990 से पहले, अधिकांश किस्मों में ज्यादा चॉकलिनेस वाला Chalk9-H संस्करण मौजूद था। स्पष्ट है कि धान की नस्ल-सुधार (breeding) कार्यक्रमों ने अनजाने में Chalk9-L का चयन किया, जिससे चॉकलिनेस कम हुआ और दाने की गुणवत्ता बेहतर हो गई। अब ब्रीडर्स यह लक्ष्य एक ही कदम में Chalk9-L को उन किस्मों में डालकर हासिल कर सकते हैं, जिनमें यह मौजूद नहीं है।
जिन किस्मों में Chalk9-H होता है, उनमें OsEBP89 का स्तर ऊँचा रहता है, जिससे स्टार्च का संश्लेषण बढ़ता है और एंडोस्पर्म चॉकला हो जाता है। इसके विपरीत, Chalk9-L Chalk9 की अभिव्यक्ति को बढ़ाता है, जिससे OsEBP89 नष्ट होता है।
शोधकर्ताओं ने लिखा कि “OsEBP89 के विघटन को बढ़ावा देकर, Chalk9 एक ‘ब्रेक’ की तरह काम करता है, जो स्टार्च के संचय और भंडारण को सीमित करता है।” OsEBP89 स्तर कम होने से Wx और SSP जीन बंद हो जाते हैं, जिससे भंडारण उत्पादों का संश्लेषण रुक जाता है और दाने पारदर्शी तथा उच्च गुणवत्ता वाले बनते हैं।
— डी. पी. कासबेकर, सेवानिवृत्त वैज्ञानिक
Source: The Hindu