एक स्वस्थ जंगली-प्रकार Arabidopsis संयंत्र (बाएं) और एक उत्परिवर्ती पौधे एक माइक्रोब असंतुलन (दाएं) से पीड़ित है। शेंग-यांग वह, सीसी द्वारा एसए
हम में से कई लोगों ने सुना है भड़काऊ आंत्र रोग, एक दुर्बल स्थिति जो मानव आंत में रोगाणुओं के असामान्य संग्रह से जुड़ी होती है - जिसे आंत माइक्रोबायोम के रूप में जाना जाता है। मेरी प्रयोगशाला हाल ही में पाया गया कि, मनुष्यों की तरह, पौधे भी इस स्थिति को विकसित कर सकते हैं, जिसे गंभीर परिणामों के साथ, डिस्बिओसिस के रूप में जाना जाता है।
के रूप में हिस्सा इस अध्ययन, मेरे सहयोगियों और मैंने पाया कि पौधों में डिस्बिओसिस को नियंत्रित करने में शामिल कुछ जीन और प्रक्रियाएं मनुष्यों के समान हो सकती हैं। प्लांट किंगडम में डिस्बिओसिस की खोज संयंत्र स्वास्थ्य और वैश्विक खाद्य सुरक्षा में नवाचार को प्रोत्साहित करने की नई संभावनाएं खोलती है।
मैं प्लांट माइक्रोबायोलॉजिस्ट हूं कैसे पौधों और रोगाणुओं एक दूसरे के साथ बातचीत में रुचि रखते हैं। यद्यपि अतीत में हमारा शोध केन्द्रित रहा है रोगजनक संक्रमण के आणविक विवरण, इस काम ने प्लांट माइक्रोबायोम की आकर्षक दुनिया में मेरी प्रयोगशाला का नेतृत्व किया।
क्या पौधों में माइक्रोबायोम होते हैं?
जब वैज्ञानिक कहते हैं कि मानव "आंत बैक्टीरिया" को अच्छी तरह से संतुलित किया जाना चाहिए, तो वे मानव पाचन तंत्र में रहने वाले सभी रोगाणुओं या आंत सूक्ष्मजीवविज्ञानी की आनुवंशिक सामग्री का उल्लेख कर रहे हैं। क्या पौधों में माइक्रोबायोम भी होते हैं? इसका जवाब है हाँ।
वास्तव में, पौधे के कुछ हिस्से जो ऊपर उगते हैं, फ़ाइलोस्फीयर कहलाते हैं, और वे हिस्से जो नीचे उगते हैं, जिन्हें रिज़ोस्फीयर कहा जाता है, पृथ्वी पर सूक्ष्म जीव उपनिवेशण के लिए सबसे बड़े आवासों में से एक प्रदान करते हैं। दोनों पृथ्वी पर मानव जीवन के लिए महत्वपूर्ण हैं।
प्रकाशमंडल प्रकाश संश्लेषण के लिए कार्बन डाइऑक्साइड लेता है, जो बायोमास का निर्माण करने के लिए आवश्यक है और भोजन, ईंधन, फाइबर और दवाओं का एक प्राथमिक स्रोत है। प्रकाश संश्लेषण भी सांस लेने के लिए जानवरों और मनुष्यों के लिए ऑक्सीजन छोड़ता है, यही वजह है कि पौधों को अक्सर हमारे ग्रह के फेफड़े माना जाता है। दूसरी ओर प्रकंद, मिट्टी से पानी और पोषक तत्व लेता है।
कई अध्ययन दिखाया गया है कि पौधे के रोगाणु पौधों को मिट्टी से पोषक तत्व निकालने में मदद करते हैं और सूखे, रोगजनकों, कीड़ों और अन्य तनावों का सामना करते हैं।
पारिस्थितिक अध्ययन यह भी ध्यान दिया है कि पौधों की पत्तियों पर रहने वाले रोगाणुओं की अधिक विविधता, पौधे जितने अधिक उत्पादक लगते हैं।
आज, अधिकांश पौधे वैज्ञानिकों का मानना है कि फसल की उत्पादकता और खाद्य सुरक्षा को सुनिश्चित करने के लिए वैश्विक रणनीतियों को पौधों की माइक्रोबायोम पर विचार करना चाहिए। संयुक्त राष्ट्र के खाद्य और कृषि संगठन का अनुमान है कि 40% तक खाद्य फसलें पौधे की कीट और बीमारियों के कारण सालाना खो जाते हैं, और संयुक्त राष्ट्र महासभा ने 2020 को अंतर्राष्ट्रीय स्वास्थ्य वर्ष घोषित किया है।
कुछ रोगाणुओं पत्तियों और शूटिंग के साथ जुड़े हुए हैं, जबकि एक और अलग सेट जड़ों के बीच रहते हैं। शेंग-यांग वह, सीसी द्वारा एसए
पौधे माइक्रोबायोटा को कैसे स्वस्थ रखते हैं?
माइक्रोबायोटा के महत्व को देखते हुए - पौधों के स्वास्थ्य पर या उनके आस-पास रहने वाले रोगाणुओं के विशिष्ट समुदाय, हमने तर्क दिया कि पौधों को रोगाणुओं के सही मिश्रण का चयन करने के लिए एक परिष्कृत आनुवंशिक नेटवर्क विकसित करना चाहिए।
अगर यह सच है, तो पौधों के आसपास के रोगाणुओं के प्रकार को जानने से पौधे के सूक्ष्मजीवों को अनुकूलित करने में मदद मिल सकती है, ताकि पौधों को बेहतर, मजबूत और अधिक बायोमास और उपज का उत्पादन करने में मदद मिल सके।
दरअसल, मेरे समूह ने अब मॉडल प्लांट में इनमें से कुछ "माइक्रोबायोटा-नियंत्रित" जीनों की पहचान की है अरबीडोफिसिस थालीआना.
हमने पाया कि कई जीन प्लांट इम्युनिटी और पानी के संतुलन में शामिल एक स्वस्थ माइक्रोबायोटा को चुनने और बनाए रखने के लिए महत्वपूर्ण हैं Arabidopsis पौधे के पत्ते।
जब हमने पौधों से इन पहचाने गए जीनों को हटा दिया, तो Arabidopsis पौधे के म्यूटेंट रोगाणुओं के सही मिश्रण की मेजबानी नहीं कर सके और मृत या पीली पत्तियों सहित डिस्बिओसिस के लक्षण प्रदर्शित किए। जहाँ तक हम जानते हैं, यह था पहली बार डिस्बिओसिस के नकारात्मक प्रभाव को यथोचित रूप से प्रलेखित किया गया है पौधे के साम्राज्य में।
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'बीमार' पौधों की दिलचस्प विशेषताएं
मेरे सहयोगियों और मैंने हमारे उत्परिवर्ती में कुछ उल्लेखनीय डिस्बिओसिस विशेषताएं देखीं Arabidopsis पौधों।
सबसे पहले, डिस्बिओसिस म्यूटेंट में पत्तियों के अंदर रहने वाले रोगाणुओं का असामान्य रूप से उच्च स्तर होता है।
एक स्वस्थ Arabidopsis संयंत्र से एक पत्ती (बाएं) और एक dysbiosis उत्परिवर्ती संयंत्र (दाएं) से एक पत्ती। शेंग-यांग वह, सीसी द्वारा एसए
दूसरा, रोगाणुओं की विविधता में भारी बदलाव है। उदाहरण के लिए, सामान्य रूप में Arabidopsis पौधे के पत्ते, पत्ते के अंदर रहने वाले सभी प्रकार के बैक्टीरिया होते हैं। इसके विपरीत, डिस्बिओटिक म्यूटेंट में बैक्टीरिया की समग्र विविधता बहुत कम हो जाती है, यह सुझाव देते हुए कि स्वस्थ पौधे माइक्रोबियल विविधता को बढ़ावा देते हैं, संभवतः स्वास्थ्य को लाभ पहुंचाने के लिए।
तीसरा, जबकि बैक्टीरिया जो कि फीलम से संबंधित होते हैं फरमाईशें जंगली प्रकार के अंदर प्रचुर मात्रा में हैं Arabidopsis पत्तियां, बहुतायत हमारे आनुवंशिक म्यूटेंट में काफी कम हो जाती हैं। इसके अलावा, हमने डिस्बिओसिस म्यूटेंट पत्तियों के अंदर हानिकारक जीवाणुओं की संख्या में नाटकीय वृद्धि देखी। हमें यह दिलचस्प लगता है कि इन माइक्रोबायोटा परिवर्तनों में से कुछ भी सूजन आंत्र रोग मानव रोगियों में देखे जाते हैं, मनुष्यों और पौधों में डिस्बिओसिस के विकास में वैचारिक समानताएं सुझाते हैं।
आगे क्या होगा?
हम कई प्लांट जीन और डिस्बिओसिस को रोकने में शामिल प्रक्रियाओं की हमारी पहचान के बारे में उत्साहित हैं। हमारे द्वारा पहचाने गए माइक्रोबायोटा-नियंत्रित जीन Arabidopsis कई अन्य पौधों के जीनोम में पाए जाते हैं, हमारे निष्कर्षों का सुझाव व्यापक प्रयोज्यता हो सकता है।
भविष्य में, हम इन मेजबान जीन को बदलने के लिए प्रयोग कर सकते हैं, जिससे माइक्रोबायोटा-आधारित दृष्टिकोण हो सकते हैं जो पौधे के स्वास्थ्य में सुधार करते हैं। उदाहरण के लिए, जीन-संपादन प्रौद्योगिकियों का उपयोग विशिष्ट जीनों की अभिव्यक्ति को बढ़ाकर पौधों की पत्तियों में एक स्वस्थ बायोम बनाने के लिए किया जा सकता है। पौधों में डिस्बिओसिस को रोकने के लिए एक प्रोबायोटिक के रूप में एक सिंथेटिक स्वस्थ माइक्रोबायोम तैयार किया जा सकता है प्रोबायोटिक्स को मानव आंत माइक्रोबायोम स्वास्थ्य में सुधार का वादा किया गया है.
ध्यान दें, एक व्यक्ति की प्रतिरक्षा प्रणाली से संबंधित जीनों में उत्परिवर्तन एक प्रसिद्ध है सूजन आंत्र रोग के विकास के लिए जोखिम कारक इंसानों में। शायद, भविष्य के शोध में अधिक साझा विशेषताओं का पता चलेगा कि कैसे रोग को रोकने के लिए पौधे और मनुष्य अपने संबंधित माइक्रोबायोटा के साथ बातचीत करते हैं।
पौधों में आनुवांशिक अध्ययन की आसानी, जैसे कि अरबिडोप्सिस, यह भी संभावना प्रदान करता है कि शोधकर्ता लोगों और पौधों में माइक्रोबायोटा स्वास्थ्य के संरक्षण में शामिल अधिक जीनों की पहचान करने में सक्षम होंगे।
लेखक के बारे में
शेंग-यांग हे, विश्वविद्यालय के प्रतिष्ठित प्रोफेसर, एचएचएमआई अन्वेषक, मिशिगन स्टेट यूनिवर्सिटी
इस लेख से पुन: प्रकाशित किया गया है वार्तालाप क्रिएटिव कॉमन्स लाइसेंस के तहत। को पढ़िए मूल लेख.
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