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9.11: बीज पौधों की भूमिका - जीव विज्ञान

9.11: बीज पौधों की भूमिका - जीव विज्ञान


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सीखने के मकसद

  • पारिस्थितिक तंत्र में पौधों द्वारा निभाई जाने वाली भूमिकाओं पर चर्चा करें

बीज पौधों के बिना, जैसा कि हम जानते हैं, जीवन संभव नहीं होगा। मिट्टी के स्थिरीकरण, कार्बन के चक्रण और जलवायु नियंत्रण के माध्यम से पौधे स्थलीय पारिस्थितिक तंत्र के रखरखाव में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। बड़े उष्णकटिबंधीय वन ऑक्सीजन छोड़ते हैं और कार्बन डाइऑक्साइड सिंक के रूप में कार्य करते हैं। बीज पौधे कई जीवन रूपों को आश्रय प्रदान करते हैं, साथ ही शाकाहारी लोगों के लिए भोजन भी प्रदान करते हैं, जिससे अप्रत्यक्ष रूप से मांसाहारियों को भोजन मिलता है। पादप द्वितीयक चयापचयों का उपयोग औषधीय प्रयोजनों और औद्योगिक उत्पादन के लिए किया जाता है।

पशु और पौधे: शाकाहारी

फूलों के पौधों और कीड़ों का सह-विकास एक परिकल्पना है जिसे बहुत अधिक ध्यान और समर्थन मिला है, खासकर क्योंकि एंजियोस्पर्म और कीड़े दोनों एक ही समय में मध्य मेसोज़ोइक में विविधता लाते हैं। कई लेखकों ने पौधों और कीड़ों की विविधता को परागण और शाकाहारी, या कीड़ों और अन्य जानवरों द्वारा पौधों की खपत के लिए जिम्मेदार ठहराया है। ऐसा माना जाता है कि यह परागण के समान ही एक प्रेरक शक्ति थी। प्रकृति में शाकाहारियों और पौधों की सुरक्षा का सह-विकास देखा जाता है। जानवरों के विपरीत, अधिकांश पौधे शिकारियों से आगे नहीं बढ़ सकते हैं या भूखे जानवरों से छिपाने के लिए मिमिक्री का उपयोग नहीं कर सकते हैं। पौधों और शाकाहारी जीवों के बीच एक प्रकार की हथियारों की दौड़ मौजूद है। शाकाहारियों का "मुकाबला" करने के लिए, कुछ पौधों के बीज - जैसे बलूत का फल और बिना पका हुआ ख़ुरमा - अल्कलॉइड में उच्च होते हैं और इसलिए कुछ जानवरों के लिए अनुपयुक्त होते हैं। अन्य पौधों को छाल द्वारा संरक्षित किया जाता है, हालांकि कुछ जानवरों ने वनस्पति सामग्री को फाड़ने और चबाने के लिए विशेष मुंह के टुकड़े विकसित किए हैं। मोटे फर वाले स्तनधारियों को छोड़कर, रीढ़ और कांटे (चित्र 1) अधिकांश जानवरों को रोकते हैं, और कुछ पक्षियों के पास इस तरह के बचाव को पाने के लिए विशेष चोंच होती है।

पारस्परिक संबंधों के प्रदर्शन में अपने स्वयं के लाभ के लिए बीज पौधों द्वारा जड़ी-बूटियों का उपयोग किया गया है। जानवरों द्वारा फलों का फैलाव इसका सबसे बड़ा उदाहरण है। पौधे के आनुवंशिक पदार्थ को व्यापक क्षेत्र में फैलाने के बदले में पौधा शाकाहारी को भोजन का एक पौष्टिक स्रोत प्रदान करता है।

एक जानवर और एक पौधे के बीच सहयोग का एक चरम उदाहरण बबूल के पेड़ और चींटियों का मामला है। पेड़ आश्रय और भोजन के साथ कीड़ों का समर्थन करते हैं। बदले में, चींटियां पत्ते खाने वाले कीड़ों को डंक मारकर और हमला करके, जड़ी-बूटियों, अकशेरुकी और कशेरुकी दोनों को हतोत्साहित करती हैं।

पशु और पौधे: परागण

घास फूल वाले पौधों का एक सफल समूह है जो हवा से परागित होते हैं। वे बड़ी मात्रा में पाउडर पराग का उत्पादन करते हैं जो हवा द्वारा बड़ी दूरी पर ले जाया जाता है। फूल छोटे और नुकीले होते हैं। ओक, मेपल और बर्च जैसे बड़े पेड़ भी हवा से परागित होते हैं।

परागणकों के बारे में अतिरिक्त जानकारी के लिए इस वेबसाइट का अन्वेषण करें।

80 प्रतिशत से अधिक एंजियोस्पर्म परागण के लिए जानवरों पर निर्भर करते हैं: परागकोष से वर्तिकाग्र तक पराग का स्थानांतरण। नतीजतन, पौधों ने परागणकों को आकर्षित करने के लिए कई अनुकूलन विकसित किए हैं। जानवरों को लक्षित करने वाली विशिष्ट पौधों की संरचनाओं की विशिष्टता बहुत आश्चर्यजनक हो सकती है। उदाहरण के लिए, किसी पौधे द्वारा पसंद किए जाने वाले परागकण के प्रकार को केवल फूल की विशेषताओं से निर्धारित करना संभव है। कई पक्षी या कीट-परागण वाले फूल अमृत का स्राव करते हैं, जो एक मीठा तरल है।

वे प्रजनन के लिए उपजाऊ पराग और पक्षियों और कीड़ों के लिए पोषक तत्वों से भरपूर बाँझ पराग दोनों का उत्पादन करते हैं। तितलियाँ और मधुमक्खियाँ पराबैंगनी प्रकाश का पता लगा सकती हैं। फूल जो इन परागणकों को आकर्षित करते हैं, वे आमतौर पर कम पराबैंगनी परावर्तन का एक पैटर्न प्रदर्शित करते हैं जो उन्हें फूल के केंद्र का पता लगाने में मदद करता है और पराग के साथ धूल होने पर अमृत इकट्ठा करता है (चित्र 2)। छोटी गंध वाले बड़े, लाल फूल और लंबी फ़नल के आकार वाले चिड़ियों को चिड़ियों द्वारा पसंद किया जाता है, जिनके पास अच्छी रंग धारणा, गंध की खराब भावना होती है, और उन्हें एक मजबूत पर्च की आवश्यकता होती है। रात में खुले सफेद फूल पतंगों को आकर्षित करते हैं। अन्य जानवर - जैसे चमगादड़, नींबू और छिपकली - भी परागण एजेंट के रूप में कार्य कर सकते हैं। इन अंतःक्रियाओं में कोई भी व्यवधान, जैसे कि कॉलोनी पतन विकारों के परिणामस्वरूप मधुमक्खियों का गायब होना, कृषि उद्योगों के लिए आपदा का कारण बन सकता है जो परागण वाली फसलों पर बहुत अधिक निर्भर करते हैं।

मांस की गंध को घुमाकर मक्खियों के आकर्षण का परीक्षण

प्रश्न: सड़े हुए मांस जैसी गंध वाले यौगिकों के साथ छिड़काव करने पर क्या मधुमक्खियों को संकेत देने वाले फूल कैरियन मक्खियों को आकर्षित करेंगे?

पृष्ठभूमि: परागण मक्खियों द्वारा फूलों का दौरा ज्यादातर गंध का कार्य है। मांस और सड़े हुए मांस को सड़ने से मक्खियाँ आकर्षित होती हैं। पुटीय गंध प्रमुख आकर्षक लगती है। पॉलीमाइन पुट्रेसिन और कैडेवरिन, जो जानवरों की मृत्यु के बाद प्रोटीन के टूटने के उत्पाद हैं, सड़ने वाले मांस की तीखी गंध का स्रोत हैं। कुछ पौधे रणनीतिक रूप से मक्खियों को आकर्षित करते हैं, जो मांस के सड़ने से उत्पन्न पॉलीमाइन को संश्लेषित करते हैं और इस तरह कैरियन मक्खियों को आकर्षित करते हैं।

मक्खियाँ मरे हुए जानवरों की तलाश करती हैं क्योंकि वे आम तौर पर उन पर अंडे देती हैं और उनके कीड़े सड़ते हुए मांस को खाते हैं। दिलचस्प बात यह है कि मृत्यु का समय एक फोरेंसिक कीटविज्ञानी द्वारा निर्धारित किया जा सकता है, जो शवों से बरामद किए गए कीड़ों के चरणों और प्रकार के आधार पर होता है।

परिकल्पना: क्योंकि मक्खियों को गंध के आधार पर अन्य जीवों के लिए आकर्षित किया जाता है और दृष्टि से नहीं, एक फूल जो आमतौर पर अपने रंगों के कारण मधुमक्खियों के लिए आकर्षक होता है, अगर यह मांस को सड़ने से उत्पन्न पॉलीमाइन के साथ छिड़का जाता है तो मक्खियों को आकर्षित करेगा।

परिकल्पना का परीक्षण करें:

  1. आमतौर पर मधुमक्खियों द्वारा परागित फूलों का चयन करें। सफेद पेटुनिया अच्छा विकल्प हो सकता है।
  2. फूलों को दो समूहों में विभाजित करें, और आंखों की सुरक्षा और दस्ताने पहनते समय, एक समूह को पुट्रेसिन या कैडेवरिन के घोल से स्प्रे करें। (पुट्रेसिन डाइहाइड्रोक्लोराइड आम तौर पर 98 प्रतिशत सांद्रता में उपलब्ध होता है; इस प्रयोग के लिए इसे लगभग 50 प्रतिशत तक पतला किया जा सकता है।)
  3. फूलों को ऐसे स्थान पर रखें जहाँ मक्खियाँ मौजूद हों, छिड़काव किए गए और बिना छिड़काव वाले फूलों को अलग रखें।
  4. एक घंटे के लिए मक्खियों की गति का निरीक्षण करें। तालिका 1 के समान तालिका का उपयोग करके फूलों की यात्राओं की संख्या रिकॉर्ड करें। मक्खियों की तीव्र गति को देखते हुए, मक्खी-फूल की बातचीत को रिकॉर्ड करने के लिए वीडियो कैमरा का उपयोग करना फायदेमंद हो सकता है। फूलों पर मक्खी के आने की संख्या का सटीक रिकॉर्ड प्राप्त करने के लिए वीडियो को धीमी गति में फिर से चलाएं।
  5. फूल की एक ही प्रजाति के साथ प्रयोग को चार बार दोहराएं, लेकिन विभिन्न नमूनों का उपयोग करके।
  6. पूरे प्रयोग को एक अलग प्रकार के फूल के साथ दोहराएं जो आमतौर पर मधुमक्खियों द्वारा परागित होता है।
तालिका 1. स्प्रे किए गए और नियंत्रित/बिना छिड़काव वाले फूलों पर मक्खियों द्वारा किए गए दौरे की संख्या के परिणाम
परीक्षण #छिड़काव फूलबिना छिड़काव के फूल
1
2
3
4
5

अपने डेटा का विश्लेषण करें: आपके द्वारा रिकॉर्ड किए गए डेटा की समीक्षा करें। पांच परीक्षणों के दौरान (पहले फूल के प्रकार पर) स्प्रे किए गए फूलों के लिए मक्खियों द्वारा की गई यात्राओं की संख्या का औसत लें और उनकी तुलना और तुलना करें और उन यात्राओं की औसत संख्या से तुलना करें जो बिना छिड़काव/नियंत्रण वाले फूलों पर की गई हैं। क्या आप छिड़काव किए गए फूलों की ओर मक्खियों के आकर्षण के संबंध में कोई निष्कर्ष निकाल सकते हैं?

इस्तेमाल किए गए दूसरे प्रकार के फूलों के लिए, पांच परीक्षणों के दौरान फूलों के छिड़काव के लिए मक्खियों द्वारा की गई यात्राओं की संख्या को औसत करें और उनकी तुलना और तुलना करें और उन यात्राओं की औसत संख्या से तुलना करें, जो बिना छिड़काव/नियंत्रण वाले फूलों के लिए की गई हैं। क्या आप छिड़काव किए गए फूलों की ओर मक्खियों के आकर्षण के संबंध में कोई निष्कर्ष निकाल सकते हैं?

दो प्रकार के फूलों के लिए मक्खियों द्वारा की गई यात्राओं की औसत संख्या की तुलना और तुलना करें। क्या आप इस बारे में कोई निष्कर्ष निकाल सकते हैं कि क्या फूल की उपस्थिति का मक्खियों के आकर्षण पर कोई प्रभाव पड़ा है? क्या गंध किसी भी उपस्थिति के अंतर को खत्म कर देती है, या क्या मक्खियाँ एक फूल के प्रकार से दूसरे की तुलना में अधिक आकर्षित होती हैं?

एक निष्कर्ष तैयार करें: क्या परिणाम परिकल्पना का समर्थन करते हैं? यदि नहीं, तो इसे कैसे समझाया जा सकता है?

मानव जीवन में बीज पौधों का महत्व

बीज पौधे दुनिया भर में मानव आहार की नींव हैं (चित्र 3)। कई समाज लगभग विशेष रूप से शाकाहारी भोजन खाते हैं और अपनी पोषण संबंधी जरूरतों के लिए पूरी तरह से बीज पौधों पर निर्भर करते हैं। कुछ फसलें (चावल, गेहूं और आलू) कृषि परिदृश्य पर हावी हैं। कृषि क्रांति के दौरान कई फसलों का विकास हुआ, जब मानव समाज ने खानाबदोश शिकारी से बागवानी और कृषि में परिवर्तन किया। अनाज, कार्बोहाइड्रेट से भरपूर, कई मानव आहार का मुख्य आधार प्रदान करते हैं। बीन्स और नट्स प्रोटीन की आपूर्ति करते हैं। वसा कुचले हुए बीजों से प्राप्त होते हैं, जैसा कि मूंगफली और रेपसीड (कैनोला) तेलों या जैतून जैसे फलों के मामले में होता है। पशुपालन भी बड़ी मात्रा में फसलों का उपभोग करता है।

मुख्य फसलें केवल बीज पौधों से प्राप्त भोजन नहीं हैं। फल और सब्जियां पोषक तत्व, विटामिन और फाइबर प्रदान करती हैं। चीनी, व्यंजन को मीठा करने के लिए, मोनोकोट गन्ने और यूडिकोट चुकंदर से उत्पन्न होती है। चाय की पत्तियों, कैमोमाइल फूलों, कुचल कॉफी बीन्स, या पाउडर कोकोआ बीन्स के अर्क से पेय बनाए जाते हैं। मसाले कई अलग-अलग पौधों के हिस्सों से आते हैं: केसर और लौंग पुंकेसर और कलियां हैं, काली मिर्च और वेनिला बीज हैं, एक झाड़ी की छाल में लौरालेस परिवार दालचीनी की आपूर्ति करता है, और जड़ी-बूटियाँ जो कई व्यंजनों का स्वाद लेती हैं, सूखे पत्तों और फलों से आती हैं, जैसे कि तीखी लाल मिर्च। फूलों और छाल के वाष्पशील तेल सुगंध प्रदान करते हैं। इसके अतिरिक्त, मानव आहार में बीज पौधे के योगदान की कोई भी चर्चा शराब के उल्लेख के बिना पूरी नहीं होगी। सभी समाजों में मादक पेय पदार्थों के उत्पादन के लिए पौधों से प्राप्त शर्करा और स्टार्च के किण्वन का उपयोग किया जाता है। कुछ मामलों में, पेय पदार्थ फलों से शर्करा के किण्वन से प्राप्त होते हैं, जैसे वाइन के साथ और, अन्य मामलों में, बीज से प्राप्त कार्बोहाइड्रेट के किण्वन से, जैसा कि बियर के साथ होता है।

बीज पौधों के कई अन्य उपयोग हैं, जिनमें निर्माण के लिए लकड़ी के स्रोत के रूप में लकड़ी प्रदान करना, ईंधन और फर्नीचर बनाने के लिए सामग्री शामिल है। अधिकांश कागज शंकुधारी पेड़ों के गूदे से प्राप्त होता है। कपास, सन और भांग जैसे बीज पौधों के रेशों को कपड़े में बुना जाता है। सिंथेटिक रासायनिक रंगों के आगमन तक इंडिगो जैसे कपड़ा रंग ज्यादातर पौधों की उत्पत्ति के थे।

अंत में, सजावटी बीज पौधों के लाभों को निर्धारित करना अधिक कठिन है। ये निजी और सार्वजनिक स्थानों की शोभा बढ़ाते हैं, मानव जीवन में सुंदरता और शांति जोड़ते हैं और चित्रकारों और कवियों को समान रूप से प्रेरित करते हैं।

पौधों के औषधीय गुण प्राचीन काल से मानव समाज के लिए जाने जाते हैं। 5,000 साल पहले से मिस्र, बेबीलोन और चीनी लेखन में पौधों के उपचारात्मक गुणों के उपयोग के संदर्भ हैं। कई आधुनिक सिंथेटिक चिकित्सीय दवाएं प्लांट सेकेंडरी मेटाबोलाइट्स से व्युत्पन्न या संश्लेषित डे नोवो हैं। यह ध्यान रखना महत्वपूर्ण है कि एक ही पौधे का अर्क कम सांद्रता पर एक चिकित्सीय उपाय हो सकता है, उच्च खुराक पर एक नशे की लत दवा बन सकता है, और संभावित रूप से उच्च सांद्रता में मार सकता है। तालिका 2 कुछ दवाओं, उनके मूल के पौधों और उनके औषधीय अनुप्रयोगों को प्रस्तुत करती है।

तालिका 2. औषधीय यौगिकों और चिकित्सा अनुप्रयोगों के पौधे की उत्पत्ति
पौधायौगिकआवेदन
कातिलाना रात का सन्नाटा (एट्रोपा बेलाडोना )एट्रोपिनआंखों की जांच के लिए आंखों की पुतलियों को चौड़ा करें
फॉक्सग्लोव (डिजिटलिस पुरपुरिया)डिजिटालिसहृदय रोग, दिल की धड़कन को उत्तेजित करता है
रतालू (डायोस्कोरिया एसपीपी।)'स्टेरॉयडस्टेरॉयड हार्मोन: गर्भनिरोधक गोली और कोर्टिसोन
एफेड्रा (ephedra एसपीपी।)ephedrineडिकॉन्गेस्टेंट और ब्रोन्किओल डिलेटर
प्रशांत यू (टैक्सस ब्रेविफोलिया)टैक्सोलकैंसर कीमोथेरेपी; समसूत्रण को रोकता है
अफीम पोस्ता (पापावर सोम्निफरम)नशीले पदार्थोंउच्च खुराक में एनाल्जेसिक (चेतना के नुकसान के बिना दर्द कम कर देता है) और मादक (उनींदापन और चेतना के नुकसान के साथ दर्द कम कर देता है)
कुनैन का पेड़ (कुनैन एसपीपी।)कुनेन की दवाज्वरनाशक (शरीर के तापमान को कम करता है) और मलेरिया-रोधी
विलो (सेलिक्स एसपीपी।)सैलिसिलिक एसिड (एस्पिरिन)एनाल्जेसिक और ज्वरनाशक

पौधों की जैव विविधता

जैव विविधता नई खाद्य फसलों और दवाओं के लिए एक संसाधन सुनिश्चित करती है। पादप जीवन पारिस्थितिक तंत्र को संतुलित करता है, जलसंभरों की रक्षा करता है, कटाव को कम करता है, जलवायु को नियंत्रित करता है और कई पशु प्रजातियों के लिए आश्रय प्रदान करता है। हालांकि, पौधों की विविधता के लिए खतरे कई कोणों से आते हैं। मानव आबादी का विस्फोट, विशेष रूप से उष्णकटिबंधीय देशों में जहां जन्म दर सबसे अधिक है और आर्थिक विकास जोरों पर है, वन क्षेत्रों में मानव अतिक्रमण का कारण बन रहा है। बड़ी आबादी को खिलाने के लिए, मनुष्यों को कृषि योग्य भूमि प्राप्त करने की आवश्यकता होती है, इसलिए पेड़ों की बड़े पैमाने पर सफाई होती है। बड़े शहरों को बिजली देने के लिए और अधिक ऊर्जा की आवश्यकता और उसमें आर्थिक विकास के कारण बांधों का निर्माण होता है, जिसके परिणामस्वरूप पारिस्थितिक तंत्र में बाढ़ आती है और प्रदूषकों का उत्सर्जन बढ़ जाता है। उष्णकटिबंधीय जंगलों के लिए अन्य खतरे शिकारियों से आते हैं, जो अपनी कीमती लकड़ी के लिए पेड़ों को काटते हैं। आबनूस और ब्राजीलियाई शीशम, दोनों लुप्तप्राय सूची में हैं, पेड़ की प्रजातियों के उदाहरण हैं जो अंधाधुंध कटाई से लगभग विलुप्त होने के लिए प्रेरित हैं।

विलुप्त हो रही पौधों की प्रजातियों की संख्या खतरनाक दर से बढ़ रही है। क्योंकि पारिस्थितिक तंत्र एक नाजुक संतुलन में हैं, और बीज पौधे जानवरों के साथ घनिष्ठ सहजीवी संबंध बनाए रखते हैं - चाहे वे शिकारी हों या परागणकर्ता - एक पौधे के गायब होने से जुड़ी हुई जानवरों की प्रजातियों का विलुप्त होने का कारण बन सकता है। एक वास्तविक और महत्वपूर्ण मुद्दा यह है कि कई पौधों की प्रजातियों को अभी तक सूचीबद्ध नहीं किया गया है, और इसलिए पारिस्थितिकी तंत्र में उनका स्थान अज्ञात है। इन अज्ञात प्रजातियों को लॉगिंग, आवास विनाश और परागणकों के नुकसान से खतरा है। हमारे पास उनके गायब होने के संभावित प्रभावों को समझने का मौका मिलने से पहले वे विलुप्त हो सकते हैं। जैव विविधता को संरक्षित करने के प्रयासों में विरासत के बीजों को संरक्षित करने से लेकर बारकोडिंग प्रजातियों तक कई तरह की कार्रवाई होती है। बड़े पैमाने पर कृषि उत्पादन के लिए उपयोग किए जाने वाले बीजों के विपरीत, हिरलूम के बीज पारंपरिक रूप से मानव आबादी में उगाए गए पौधों से आते हैं। बारकोडिंग एक ऐसी तकनीक है जिसमें डीएनए विश्लेषण के माध्यम से एक प्रजाति की पहचान करने के लिए जीनोम के एक अच्छी तरह से विशेषता वाले हिस्से से लिए गए एक या एक से अधिक छोटे जीन अनुक्रमों का उपयोग किया जाता है।

सीखने के मकसद

एंजियोस्पर्म विविधता जानवरों के साथ कई बातचीत के कारण होती है। जड़ी-बूटियों ने पौधों में रक्षा तंत्र के विकास और जानवरों में उन रक्षा तंत्र से बचने का समर्थन किया है। परागण (पराग को कार्पेल में स्थानांतरित करना) मुख्य रूप से हवा और जानवरों द्वारा किया जाता है, और एंजियोस्पर्म ने हवा को पकड़ने या जानवरों के विशिष्ट वर्गों को आकर्षित करने के लिए कई अनुकूलन विकसित किए हैं।

पारिस्थितिक तंत्र में पौधे महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। वे भोजन और औषधीय यौगिकों का एक स्रोत हैं, और कई उद्योगों के लिए कच्चा माल प्रदान करते हैं। तेजी से वनों की कटाई और औद्योगीकरण, हालांकि, पौधों की जैव विविधता को खतरा है। बदले में, यह पारिस्थितिकी तंत्र के लिए खतरा है।


सार

केल्प्स पारिस्थितिक रूप से महत्वपूर्ण प्राथमिक उत्पादक और पारिस्थितिकी तंत्र इंजीनियर हैं, और निकटवर्ती समशीतोष्ण आवासों की संरचना में केंद्रीय भूमिका निभाते हैं। वे पोषक चक्रण, ऊर्जा ग्रहण और हस्तांतरण में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं और बायोजेनिक तटीय रक्षा प्रदान करते हैं। केल्प्स उपनिवेश बनाने वाले जीवों के लिए व्यापक आधार प्रदान करते हैं, अंडरस्टोरी असेंबलियों के लिए स्थिति में सुधार करते हैं, और कई व्यावसायिक रूप से महत्वपूर्ण प्रजातियों सहित समुद्री पौधों और जानवरों की एक विशाल सरणी के लिए त्रि-आयामी आवास संरचना प्रदान करते हैं। यहां, हम बायोजेनिक आवास प्रदाताओं के रूप में केल्प प्रजातियों के कामकाज पर मौजूदा ज्ञान की समीक्षा और संश्लेषण करते हैं। हम केल्प होल्डफास्ट्स, स्टेप्स और ब्लेड्स के साथ-साथ व्यापक अंडरस्टोरी आवास से जुड़े जैव विविधता पैटर्न की जांच करते हैं, और केल्प प्रजातियों और जैव-भौगोलिक क्षेत्रों के बीच व्यापकता की खोज करते हैं। बायोजेनिक आवास प्रावधान और संबंधित संयोजनों की संरचना को प्रभावित करने वाले पर्यावरणीय कारकों को केल्प-प्रभुत्व वाले पारिस्थितिक तंत्र के लिए मौजूदा खतरे के रूप में माना जाता है। प्रजातियों और क्षेत्रों के बीच काफी परिवर्तनशीलता के बावजूद, केल्प्स प्रमुख आवास बनाने वाली प्रजातियां हैं जो जैव विविधता, विविध और प्रचुर मात्रा में संयोजन के ऊंचे स्तर का समर्थन करती हैं और ट्रॉफिक लिंकेज की सुविधा प्रदान करती हैं। समशीतोष्ण समुद्री पारिस्थितिक तंत्र से प्राप्त पारिस्थितिक वस्तुओं और सेवाओं की स्थिरता सुनिश्चित करने के लिए केल्प वनों की बढ़ी हुई प्रशंसा और बेहतर प्रबंधन महत्वपूर्ण हैं।


परिचय

एब्सिसिक एसिड (एबीए) हार्मोन है जो आमतौर पर तनाव के लिए प्रमुख पौधों की प्रतिक्रियाओं से जुड़ा होता है। हेमबर्ग के अग्रणी अध्ययन में एक पानी और ईथर में घुलनशील वृद्धि-अवरोधक पदार्थ पाया गया जो आलू और में कली सुप्तता के रखरखाव के लिए महत्वपूर्ण है। फ्रैक्सिनस (हेम्बर्ग 1949ए, 1949बी)। यह वृद्धि अवरोधक की कलियों में पृथक किया गया था एसर स्यूडोप्लाटेनस 1963 में फिलिप वेयरिंग द्वारा, और डॉर्मिन नाम दिया गया (ईगल्स एंड वेयरिंग 1963)। इसी अवधि के दौरान, फ्रेडरिक एडिकॉट द्वारा कपास के फलों के विच्छेदन को नियंत्रित करने वाले पदार्थ की खोज की गई और इसका नाम एब्सिसिन II (ओकुमा एट अल। 1963) रखा गया। एडिकॉट लैब ने पाया कि एब्सिसिन II कपास के पौधों में पत्ती के विच्छेदन को भी बढ़ावा देता है और इंडोलेसेटिक एसिड-प्रेरित विकास को रोकता है। अवेना कोलोप्टाइल्स बाद में, डॉर्मिन और एब्सिसिन II को एक ही रासायनिक यौगिक पाया गया और इसे एब्सिसिक एसिड नाम दिया गया (कॉर्नफोर्थ एट अल। 1965 एडिकॉट एट अल। 1968)। हालांकि एबीए की अनुपस्थिति-प्रमोशन भूमिका को कई लोगों ने एथिलीन (क्रैकर और एबेल्स 1969) के ऊंचे स्तर का अप्रत्यक्ष प्रभाव माना था, हाल के अध्ययनों से पता चला है कि एबीए एथिलीन (ओगावा एट अल। 2009) से स्वतंत्र लीफ सेनेसेंस और एब्सक्यूशन को बढ़ावा देता है। झाओ एट अल। 2016)।

पिछले 40 वर्षों में, आणविक-आनुवंशिक, जैव रासायनिक और औषधीय दृष्टिकोणों के माध्यम से एबीए जैवसंश्लेषण और सिग्नलिंग के मुख्य घटकों की पहचान की गई है। के लिए आनुवंशिक स्क्रीन जीवित बच्चा जनने वाली मक्का में उत्परिवर्ती और अरबीडॉप्सिस, और म्यूटेंट के लिए जो अंकुरण के दौरान चीनी, नमक और ABA के प्रति असंवेदनशील होते हैं, ABA जैवसंश्लेषण और सिग्नलिंग में शामिल कई घटकों की पहचान की ओर ले जाते हैं। सबसे पहले पहचाने गए कुछ क्लैड A PP2Cs थे जैसे ABA इनसेंसिटिव (ABI) 1 और ABI2, और प्रमुख ट्रांसक्रिप्शन कारक ABI3, ABI4, और ABI5 (कोर्ननीफ एट अल। 1984 गिरौदत एट अल। 1992 फिंकेलस्टीन 1994 लेउंग एट अल। 1994)। , 1997 मेयर एट अल। 1994 मैककार्टी 1995 रोड्रिगेज एट अल। 1998 फिंकेलस्टीन और लिंच 2000 लैबी एट अल। 2000 गोंजालेज-गुज़मैन एट अल। 2002)। प्रोटीन केनेसेस के एबीए सक्रियण के जैव रासायनिक अध्ययन के परिणामस्वरूप एएपीके की पहचान हुई, जो कि का एक समरूप है अरबीडॉप्सिस कोर प्रोटीन किनेसेस, SnRK2s, in विसिया फैबा (ली और अस्समैन 1996)। इसकी उच्च कार्यात्मक अतिरेक के कारण, एबीए रिसेप्टर पाइरबैक्टिन प्रतिरोध 1 (पीवाईआर 1) और पीवाईआर 1-जैसे (पीवाईएल) प्रोटीन (बाद में पीवाईएल के रूप में संदर्भित) को 2009 तक शॉन कटलर और सहकर्मियों द्वारा म्यूटेंट के लिए रासायनिक आनुवंशिक स्क्रीन के माध्यम से प्रकट नहीं किया गया था। एबीए एनालॉग पाइरबैक्टिन (पार्क एट अल। 2009) के प्रति असंवेदनशील हैं। इस बीच, एबीए रिसेप्टर्स (आरसीएआर) के नियामक घटकों को इरविन ग्रिल लैब (मा एट अल। 2009) में खमीर दो-हाइब्रिड स्क्रीन के माध्यम से अलग किया गया था। पीवाईएल/आरसीएआर परिवार के प्रोटीन के कार्य को भी किसके द्वारा प्रदर्शित किया गया? कृत्रिम परिवेशीय कोर एबीए सिग्नलिंग पाथवे (फ़ूजी एट अल। 2009) का पुनर्गठन, और बाद में पर्याप्त आनुवंशिक और संरचनात्मक साक्ष्य (मेल्चर एट अल। 2009 मियाज़ोनो एट अल। 2009 निशिमुरा एट अल। 2009 यिन एट अल। 2009 सैंटियागो एट अल।) द्वारा पुष्टि की गई। 2009a, 2009b गोंजालेज-गुज़मैन एट अल। 2012 झांग एट अल। 2015 मियाओ एट अल। 2018 झाओ एट अल। 2018)। यहां, हम एबीए स्तर की गतिशीलता, एबीए सिग्नलिंग और इसके कड़े विनियमन के साथ-साथ शारीरिक प्रक्रियाओं में बहुमुखी कार्यों पर नवीनतम अपडेट को संक्षेप में प्रस्तुत करेंगे।


बीज के प्रकार

एक बीज मुख्यतः दो प्रकार का होता है। दो प्रकार हैं:

आइए अब हम इस प्रकार के बीजों के बारे में संक्षेप में अध्ययन करें।

एकबीजपत्री बीज की संरचना

एक एकबीजपत्री बीज, जैसा कि नाम से पता चलता है, में केवल एक बीजपत्र होता है। बीज कोट की केवल एक बाहरी परत होती है। एक बीज में निम्नलिखित भाग होते हैं:

  • बीज कोट: मक्का जैसे अनाज के बीज में, बीज का आवरण झिल्लीदार होता है और आम तौर पर फलों की दीवार से जुड़ा होता है, जिसे हल कहा जाता है।
  • भ्रूणपोष: भ्रूणपोष भारी होता है और भोजन का भंडारण करता है। आम तौर पर, मोनोकोटाइलडोनस बीज एंडोस्पर्मिक होते हैं लेकिन कुछ ऑर्किड के रूप में गैर-एंडोस्पर्मिक होते हैं।
  • एलेरॉन परत: भ्रूणपोष का बाहरी आवरण भ्रूण को एक प्रोटीनयुक्त परत द्वारा अलग करता है जिसे एलेरोन परत कहते हैं।
  • भ्रूण: भ्रूण छोटा होता है और भ्रूणपोष के एक सिरे पर एक खांचे में स्थित होता है।
  • स्कुटेलम: यह एक बड़ा और ढाल के आकार का बीजपत्र है।
  • भ्रूण अक्ष: प्लम्यूल और रेडिकल दो सिरे हैं।
  • कोलोप्टाइल और कोलोरिजा: प्लम्यूल और रेडिकल म्यान में संलग्न हैं। वे कोलोप्टाइल और कोलोरिजा हैं।

द्विबीजपत्री बीज की संरचना

एकबीजपत्री बीज के विपरीत, द्विबीजपत्री बीज, जैसा कि नाम से पता चलता है, में दो बीजपत्र होते हैं। इसके निम्नलिखित भाग होते हैं:

  • बीज कोट: यह बीज का सबसे बाहरी आवरण होता है। बीज कोट में दो परतें होती हैं, बाहरी वृषण और आंतरिक टेगमेन।
  • हिलम: हिलम बीज कोट पर एक निशान है जिसके माध्यम से विकासशील बीज फल से जुड़ा हुआ था।
  • माइक्रोपाइल: यह हिलम के ऊपर मौजूद एक छोटा छिद्र है।
  • भ्रूण: इसमें एक भ्रूणीय अक्ष और दो बीजपत्र होते हैं।
  • बीजपत्र: ये अक्सर मांसल होते हैं और आरक्षित खाद्य सामग्री से भरे होते हैं।
  • रेडिकल और प्लम्यूल: ये भ्रूणीय अक्ष के दोनों सिरों पर मौजूद होते हैं।
  • भ्रूणपोष: अरंडी जैसे कुछ बीजों में, दोहरे निषेचन के परिणामस्वरूप बनने वाला भ्रूणपोष एक खाद्य भंडारण ऊतक है। सेम, चना और मटर जैसे पौधों में, परिपक्व बीज में भ्रूणपोष मौजूद नहीं होता है। उन्हें गैर-एंडोस्पर्मस के रूप में जाना जाता है।


बीज की प्रणाली जीव विज्ञान: पोषण सुरक्षा के लिए जैव रासायनिक बीज कारखानों के रहस्य को डिकोड करना

बीज पोषण, प्रसंस्करण, जैव-ऊर्जा और भंडारण से संबंधित महत्वपूर्ण जैव-अणुओं के जैव रासायनिक कारखानों के रूप में कार्य करते हैं और अगली पीढ़ी को आनुवंशिक जानकारी प्रसारित करने के लिए एक वितरण प्रणाली के रूप में कार्य करते हैं। बीज जीव विज्ञान और पोषक तत्वों के विभाजन से संबंधित जीनों और मार्गों के नियमन की जटिल प्रणाली को चित्रित करने की दिशा में अनुसंधान अभी भी प्रारंभिक अवस्था में है। इन्हें समझने के लिए, जैव-अणुओं के होमोस्टैसिस में शामिल जीन और मार्ग (मार्गों) को जानना महत्वपूर्ण है। हाल के दिनों में जीनोमिक्स और जेनेटिक इंजीनियरिंग के आधुनिक उपकरणों के आगमन और उन्नति के साथ, बहुस्तरीय 'ओमिक्स' दृष्टिकोण और उच्च-थ्रूपुट प्लेटफार्मों का उपयोग विभिन्न चयापचय, और सिग्नलिंग मार्ग और उनके नियमों में शामिल जीन और प्रोटीन को समझने के लिए किया जा रहा है। जैवसंश्लेषण के आणविक आनुवंशिकी और जैव-अणुओं के होमोस्टैसिस को समझना। बीज विकास और पोषक तत्वों के विभाजन की जटिलता को समझने के लिए ओमिक्स डेटा के एकीकरण के माध्यम से सिस्टम बायोलॉजी दृष्टिकोण की खोज करके यह संभव हो सकता है। इन सूचनाओं का उपयोग पाथवे इंजीनियरिंग और जैव प्रौद्योगिकी के माध्यम से पोषक तत्वों और न्यूट्रास्युटिकल्स के बड़े पैमाने पर उत्पादन के लिए जैविक रूप से महत्वपूर्ण रसायनों के सुधार के लिए किया जा सकता है। यह समीक्षा लेख इस प्रकार विभिन्न ओमिक्स उपकरण और अन्य शाखाओं का वर्णन करता है जो मानव स्वास्थ्य और पोषण के लिए जैव रासायनिक कारखानों के रूप में बीज स्थापित करने की दिशा में अनुसंधान के सबसे आकर्षक क्षेत्र का निर्माण करने के लिए विलय कर दिए गए हैं।

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ब्रैसिनोस्टेरॉइड्स के लिए रिसेप्टर्स क्या हैं?

कई प्रयोगशालाओं के अध्ययनों ने पहले बीआर रिसेप्टर [19] की खोज में योगदान दिया। क्लॉस एट अल। पहले बीआर-असंवेदनशील (बीआरआई) उत्परिवर्ती (नाम) की पहचान की ब्रि1) जंगली प्रकार की तुलना में बीआर के निरोधात्मक सांद्रता के तहत जड़ बढ़ाव को बढ़ावा देने का अवलोकन करके अरबीडॉप्सिस [20]। NS ब्रि1 उत्परिवर्ती ने बौनापन, कम कोशिका विस्तार, गहरे-हरे और गाढ़े पत्ते, कम शिखर प्रभुत्व, विलंबित खिलने और बुढ़ापा, परिवर्तित संवहनी पैटर्निंग और पुरुष बाँझपन प्रदर्शित किया। BRI1 की स्थितीय क्लोनिंग जियानमिंग ली और जे. चोरी द्वारा की गई थी, जिन्होंने 18 एलील की पहचान की थी। ब्रि1. बीआर और पशु स्टेरॉयड हार्मोन के बीच संरचनात्मक समानता के बावजूद, बीआरआई 1 संरचनात्मक रूप से जानवरों के परमाणु स्टेरॉयड रिसेप्टर्स जैसा नहीं है, लेकिन एक ल्यूसीन-समृद्ध रिपीट रिसेप्टर-जैसे किनेज (एलआरआर-आरएलके) को एक बाह्य ल्यूसीन-रिच रिपीट (एलआरआर) डोमेन के साथ एन्कोड करता है। इंट्रासेल्युलर सेरीन / थ्रेओनीन किनसे डोमेन [21]। BRI1 विभिन्न पौधों की प्रजातियों [19] में अत्यधिक संरक्षित है, जो इस खोज के अनुरूप है कि BRs पौधों में व्यापक रूप से मौजूद हैं। में तीन BRI1 समरूप हैं अरबीडॉप्सिस, बीआरएल1, बीआरएल2 और बीआरएल3. BRL1 और BRL3, लेकिन BRL2 नहीं, BRs को उच्च आत्मीयता के साथ बाँधने और BRI1 [22] के प्रमोटर का उपयोग करके व्यक्त किए जाने पर BRI1 उत्परिवर्तन के फेनोटाइप को बचाने के लिए दिखाया गया था। इस प्रकार अब तक, लिगैंड्स BRL2 पहचान सकते हैं कि वे अभी भी अज्ञात हैं। BRI1 को पौधों के विभिन्न ऊतकों में अत्यधिक व्यक्त किया जाता है और BRs के प्रमुख रिसेप्टर के रूप में कार्य करता है, जबकि BRL1 और BRL3 की अभिव्यक्ति संवहनी कोशिकाओं तक ही सीमित होती है और बाहर निकलने पर कमजोर फेनोटाइप प्रदर्शित करती है [22]।


स्ट्रिगोलैक्टोन राइजोस्फीयर सिग्नलिंग अणु के साथ-साथ पौधों के हार्मोन का एक नया वर्ग है जिसमें अभी भी बढ़ती संख्या में जैविक कार्यों का खुलासा किया जा रहा है। यहां, हम स्ट्रिगोलैक्टोन बायोसिंथेसिस की हमारी समझ में हाल ही में एक बड़ी सफलता की समीक्षा करते हैं, जिसने मूल रूप से पोस्ट किए गए जटिल मार्ग की अप्रत्याशित सादगी का खुलासा किया है। इसके अलावा, एक स्ट्रिगोलैक्टोन निर्यातक की खोज और स्थानीयकरण ने राइजोस्फीयर के साथ-साथ संयंत्र के भीतर पुटीय स्ट्रिगोलैक्टोन फ्लक्स पर नई रोशनी डाली। स्ट्रिगोलैक्टोन बायोसिंथेटिक और डाउनस्ट्रीम सिग्नलिंग जीन की अभिव्यक्ति और विनियमन के बारे में जानकारी के साथ इन आंकड़ों का संयोजन नई अंतर्दृष्टि प्रदान करता है कि कैसे स्ट्रिगोलैक्टोन पौधे के विकास के कई अलग-अलग पहलुओं को नियंत्रित करते हैं और उनकी राइजोस्फीयर सिग्नलिंग भूमिका कैसे विकसित हो सकती है।

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वैश्विक व्यापार जलवायु परिवर्तन के तहत उभरती अर्थव्यवस्थाओं में पौधों के आक्रमण में तेजी लाएगा

व्यापार विदेशी प्रजातियों के प्रसार में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है और यकीनन जैविक आक्रमणों के हालिया भारी त्वरण में योगदान दिया है, इस प्रकार दुनिया भर में बायोटास को समरूप बनाया जा रहा है। द्विपक्षीय व्यापार के 60 साल के रुझानों के साथ-साथ जैव विविधता और जलवायु पर डेटा को मिलाकर, हमने 147 देशों के बीच पौधों की प्रजातियों के वैश्विक प्रसार का मॉडल तैयार किया। मॉडल के परिणामों की तुलना हाल ही में संकलित अद्वितीय वैश्विक डेटा सेट के साथ की गई थी, जो वर्तमान में उपलब्ध प्राकृतिक पौधों के वितरण के सबसे व्यापक संग्रह का प्रतिनिधित्व करने वाले प्राकृतिक विदेशी संवहनी पौधों की प्रजातियों की संख्या पर सेट है। मॉडल प्रमुख स्रोत क्षेत्रों, परिचय मार्गों और पौधों के आक्रमण के हॉट स्पॉट की पहचान करता है जो प्राकृतिक रूप से देखे गए पौधों की संख्या से अच्छी तरह सहमत हैं। सामान्य ज्ञान के विपरीत, हम दिखाते हैं कि 'साम्राज्यवादी हठधर्मिता', यह कहते हुए कि यूरोप औपनिवेशिक काल से प्राकृतिक पौधों का शुद्ध निर्यातक रहा है, पिछले 60 वर्षों से नहीं है, जब निर्यात से अधिक प्राकृतिक पौधों का आयात किया जा रहा था। यूरोप। हमारे परिणाम इस बात पर प्रकाश डालते हैं कि 20 साल पहले की सामाजिक आर्थिक गतिविधियों द्वारा प्राकृतिक पौधों के वर्तमान वितरण का सबसे अच्छा अनुमान लगाया गया है। हमने देखे गए समय अंतराल का लाभ उठाया और अगले दो दशकों के लिए प्राकृतिक पौधों के प्रक्षेपवक्र की भविष्यवाणी करने के लिए हाल के समय तक व्यापार विकास का इस्तेमाल किया। इससे पता चलता है कि मेगाडाइवर्स क्षेत्रों में उभरती अर्थव्यवस्थाओं के लिए अगले 20 वर्षों में प्राकृतिक पौधों की संख्या में विशेष रूप से मजबूत वृद्धि की उम्मीद है। भविष्य के जलवायु परिवर्तन की भविष्यवाणी के साथ बातचीत उत्तरी समशीतोष्ण देशों में आक्रमणों को बढ़ाएगी और उन्हें उष्णकटिबंधीय और (उप) उष्णकटिबंधीय क्षेत्रों में कम करेगी, फिर भी व्यापार से संबंधित वृद्धि को रद्द करने के लिए पर्याप्त नहीं होगी।

पाठ S1. मॉडल पैरामीटराइजेशन का विस्तृत विवरण।

पाठ S2. संवेदनशीलता का विश्लेषण।

पाठ S3. प्रमुख मॉडल मान्यताओं की सूची और चर्चा।

चित्रा S1। एक्सचेंज किए गए ट्रेड वॉल्यूम का टेम्पोरल डेवलपमेंट (1948-2009)।

चित्र S2. दो द्विपक्षीय व्यापार डेटा सेट के आकार का अस्थायी विकास।

चित्रा S3। मॉडल में प्रेडिक्टर वेरिएबल के रूप में उपयोग किए जाने वाले डेटा का विज़ुअलाइज़ेशन।

चित्रा S4। वार्षिक औसत तापमान और वार्षिक औसत वर्षा में अनुमानित भविष्य में वृद्धि।

चित्रा S5। संभावनाओं का अंतर्संबंध पी(विदेशी), पी(परिचय) और पी(एस्टाब)।

चित्रा S6। विभिन्न मॉडल संशोधनों के लिए अच्छाई का अस्थायी विकास।

चित्रा S7। मॉडल परिणामों पर पैरामीटर मानों के परिवर्तन का प्रभाव।

चित्रा S8। मॉडल सटीकता पर चयनित केस स्टडीज (3-11 अध्ययन) की संख्या का प्रभाव।

चित्र S9. प्रत्येक देश के लिए मॉडल भविष्यवाणियों की विविधता।

चित्र S10। मानकीकरण के लिए उपयोग किए गए 12 केस स्टडीज के प्राकृतिक पौधों की अनुमानित और रिपोर्ट की गई संख्या।

चित्र S11. दो द्विपक्षीय वार्षिक व्यापार डेटा सेटों के बीच पियर्सन के सहसंबंध गुणांक का अस्थायी विकास।

तालिका S1। दाता क्षेत्र से प्राप्तकर्ता क्षेत्र में ले जाए गए प्राकृतिक पौधों की कुल संख्या।

कृपया ध्यान दें: प्रकाशक लेखकों द्वारा प्रदान की गई किसी भी सहायक जानकारी की सामग्री या कार्यक्षमता के लिए ज़िम्मेदार नहीं है। किसी भी प्रश्न (अनुपलब्ध सामग्री के अलावा) को लेख के लिए संबंधित लेखक को निर्देशित किया जाना चाहिए।


लुप्तप्राय प्रजातियों के संरक्षण जीव विज्ञान में उन्नत जीनोमिक्स की भूमिका पर अवलोकन

हाल के युग में, औद्योगीकरण में जबरदस्त प्रगति के कारण, प्रदूषण और अन्य मानवजनित गतिविधियों ने बायोटा अस्तित्व के लिए एक गंभीर परिदृश्य पैदा कर दिया है। यह बताया गया है कि मानवजनित गतिविधियों के लिए पुराने जोखिम के कारण वर्तमान बायोटा "छठे" सामूहिक विलुप्त होने में प्रवेश कर रहा है। विभिन्न पूर्व सीटू तथा बगल में संकटग्रस्त और लुप्तप्राय पौधों और जानवरों की प्रजातियों के संरक्षण के लिए उपाय अपनाए गए हैं, लेकिन इनसे जुड़ी विभिन्न विसंगतियों के कारण इन्हें सीमित कर दिया गया है। आणविक प्रौद्योगिकियों में वर्तमान प्रगति, विशेष रूप से, जीनोमिक्स, जैव विविधता संरक्षण में बहुत महत्वपूर्ण भूमिका निभा रही है। एडवांस जीनोमिक्स अनुकूलन के लिए जिम्मेदार जीनोम के खंडों की पहचान करने में मदद करता है। यह चयन, उत्परिवर्तन, मुखर मैटिंग और पुनर्संयोजन की बेहतर समझ के माध्यम से सूक्ष्म विकास के बारे में हमारी समझ में भी सुधार कर सकता है। एडवांस जीनोमिक्स उन जीनों की पहचान करने में मदद करता है जो फिटनेस के लिए आवश्यक हैं और अंततः लुप्तप्राय जैव विविधता के लिए आधुनिक और तेज निगरानी उपकरण विकसित करने के लिए हैं। यह समीक्षा लेख खतरे वाले बायोटा के संरक्षण में मुख्य रूप से जनसांख्यिकीय, अनुकूली आनुवंशिक विविधताओं, इनब्रीडिंग, संकरण और अंतर्मुखता, और रोग संवेदनशीलता के उन्नत जीनोमिक्स के अनुप्रयोगों पर केंद्रित है। संक्षेप में, यह लुप्तप्राय पौधों और जानवरों की प्रजातियों के संरक्षण के लिए काम कर रहे विशेषज्ञों के लिए नौसिखिए पाठकों और जीनोमिक्स में उन्नति के लिए बुनियादी बातों को प्रदान करता है।

1 परिचय

मानवजनित गतिविधियों ने वैश्विक पर्यावरण को बदल दिया है, विलुप्त होने के माध्यम से जैव विविधता को कम कर दिया है और पहले से ही जीवित प्रजातियों की जनसंख्या के आकार को भी कम कर दिया है। मानव निर्मित गतिविधियों और रुकावटों के कारण, प्रजातियों के विलुप्त होने की वर्तमान दर विलुप्त होने की प्राकृतिक पृष्ठभूमि दर से 1,000 गुना अधिक है और भविष्य की दर 10,000 गुना अधिक होने की संभावना है [1]। IUCN 2015 रिपोर्ट के अनुसार, वर्तमान में 79,837 प्रजातियों का मूल्यांकन किया गया, जिसमें से 23,250 को विलुप्त होने का खतरा है। जलविद्युत बांध के विस्तार [2] से दुनिया की मीठे पानी की मछलियों में से केवल एक तिहाई को ही खतरा है। विभिन्न अनुमानों के अनुसार, हर साल कुछ हज़ार से 100,000 प्रजातियां विलुप्त हो जाती हैं, जिनमें से अधिकांश का वैज्ञानिक रूप से वर्णन किए बिना [3] किया जाता है। इन जबरदस्त मानवजनित गतिविधियों के कारण, यह धारणा सामने आई है कि पृथ्वी बायोटा एक "छठे" बड़े पैमाने पर विलुप्त होने में प्रवेश कर रहा है [4] जो इस तथ्य पर आधारित है कि प्रजातियों के विलुप्त होने की हाल की दर पूर्व-मानवीय पृष्ठभूमि दरों की तुलना में बहुत अधिक है [5, 6] . केवल उष्णकटिबंधीय महासागर के द्वीप में, 1800 पक्षी प्रजातियों के विलुप्त होने की सूचना मिली थी लगभग 2000 वर्षों में, मानव उपनिवेशीकरण के बाद से [7]। वैज्ञानिक रूप से उन्नत में भी 19वीं और 20वीं शताब्दी, पक्षियों की कई प्रजातियां, स्तनधारियों, सरीसृप, मीठे पानी की मछलियाँ, उभयचर, और अन्य जीवों के विलुप्त होने का दस्तावेजीकरण किया गया है [5, 8, 9]. यदि प्रजातियों का विलुप्त होना इतनी तीव्र गति से बना रहता है, भविष्य की पीढ़ी एक ऐसे ग्रह पर कब्जा कर लेगी जिसमें जैव विविधता में काफी कमी आएगी, पारिस्थितिकी तंत्र सेवाओं में कमी आएगी, विकास की क्षमता कम होगी, और अंततः उच्च विलुप्त होने की दर और पारिस्थितिकी तंत्र का पतन होगा [3, 10]।

लुप्तप्राय प्रजातियों की रक्षा करना जीवविज्ञानियों और पारिस्थितिकीविदों के लिए एक बड़ी चुनौती है। Several measures have been taken and efforts done in this regard which is extensively described in literature such as population viability analysis, formulation of metapopulation theory, species conservation, contribution of molecular biology, development of global position system, geographical information system, and remote sensing [11]. In the recent era, genomics is a key part of all the biological sciences and a quickly changing approach to conservation biology. The genomes of many thousands of organisms including plants, vertebrates, and invertebrates have been sequenced and the results augmented, are annotated, and are refined through the use of new approaches in metabolomics, proteomics, and transcriptomics that enhance the characterization of metabolites, messenger RNA, and protein [12]. The genomic approaches can provide detail information about the present and past demographic parameters, phylogenetic issues, the molecular basis for inbreeding, understanding genetic diseases, and detecting hybridization/introgression in organisms [13]. It can also provide information to understand the mechanisms that relate low fitness to low genetic variation, for integrating genetic and environmental methodologies to conservation biology and for designing latest, fast monitoring tools. The rapid financial and technical progress in genomics currently makes conservation genomics feasible and will improve the feasibility in the very near future even [14]. The objective of this review is to describe recently advanced molecular technologies and their role in species conservation. We have described the effectiveness and possibility of conservation technology using the advance genomic approaches along with their limitations and future development. We hope that this review will provide fundamentals and new insights to both new readers and experienced biologists and ecologists in formulating new tools and establishing technologies to prevent endangered species.

2. Biodiversity and Conservation

Biodiversity refers to the variety of all forms of life on this planet, including various microorganisms, plants, animals, the ecosystem they form, and the genes they contain. Biodiversity within an area, biome, or planet is therefore considered at three levels including species diversity, genetic diversity, and ecosystem diversity [15]. As the names indicate, species diversity refers to the variety of species genetic diversity is the variation of genes within species and populations and ecosystem diversity relates to the variety of habitats, ecological processes, and biotic communities in the biosphere [15]. Today’s biodiversity about 9.0 to 52 million species is the result of billions of years of evolution, shaped by natural phenomena, and forms the web of life of which we are an integral part and upon which we are so fully [15, 16]. For species adaptation and survival, genetic diversity is the basic element and all the evolutionary achievement and to some degree survival depend on it. Though both adaptation and survival can be viewed in terms of space, time, and fitness but fitness further includes adaptation, genetic variability, and stability. The phenomenon of extinction can be the result of either abiotic or biotic stresses, caused by various factors such as disease, parasitism, predation, and competition or due to habitat alteration or isolation due to human activities, natural catastrophes, and slow climatic and geological changes. Considering these persistent threats, it is very crucial that genetic diversity in species should be appropriately understood and efficiently conserved and used [17].

At present, several species are in retreat, losing localities, and increasingly threatened with extinction by various factors mainly human intervention, and thus conservation biology has become a major file in recent times. A “threatened” designation generally recognizes a significant risk of becoming endangered throughout all or a portion of a species’ range. Although extinction is a natural process, the human understanding of the value of the endangered species and its realization to intervene the stability of the environment is rapidly increasing. Human interferes in the natural environment of species in different ways, such as destruction of natural habitat, the introduction of nonnative organisms, and direct killing of natural components of a population [18]. Maintaining natural variation of species is beneficial from an economical, ecological, and social perspective. Several combinations of benefit occur for any particular species, and some species are obviously more valuable than the others.

Currently, the maintenance of rare and endangered species is a main focus of interest of biologists and geneticists. The impact of extinction is not always apparent and difficult to predict, and thus several parameters have been set and different technologies are being developed. For example, population viability analysis (PVA) quantitatively predicts the probability of extinction and prioritizes the conservation needs. It takes into account the combined impact of both stochastic (including the demography, environment, and genetics) and terministic (including habitat loss and overexploitation) factors [11]. Mandujano and Escobedo-Morales using PVA method for howler monkeys (Alouatta palliata mexicana) to simulate a group trend and local extinction and to investigate the role of demographic parameters to population growth under two landscape scenarios isolated populations and metapopulation [19]. They found that the rate of relative reproductive success and fecundity is directly linked with the number of adult females per fragment. As a result, the finite growth rate depended mainly on the survival of adult females while in both isolated populations and metapopulation the probability of extinction was exponentially dependent on fragment size. Further, it establishes a minimum viable population, predicts population dynamics, establishes conservation management programs, and evaluates its strategies. However, it is limited by several factors for example, it is often very difficult to measure small-population parameters which need to be used in PVA models. This necessitates the development of more comprehensive and well-established approaches that can not only predict the extinction but also predict rather at a very early stage.

3. Role of Genomics Analysis Tools in Species Conservation

The term genome is about 75 years old and refers to the total set of genes on chromosomes or refers to the organism complete genetic material [20]. Together with the effect of an environment, it forms the phenotype of an individual. Thomas Roderick in 1986 coined the term genomics as a scientific discipline which refers to the mapping, sequencing, and analysis of the genome [21]. Now due to universal acceptance of genomics, it expands and is generally divided into functional and structural genomics. Structural genomics refers to the evolution, structure, and organization of the genome while functional genomics deals with the expression and function of the genome. Functional genomics needs assistance from structural genomics, mathematics, computer sciences, computational biology, and all areas of biology [22].

Genome analysis was once limited to model organisms [23] but now the genomes of thousands of organisms including plants, invertebrates, and vertebrates have been sequenced and the results annotated are further refined and augmented by using new approaches in metabolomics, proteomics, and transcriptomics [12]. Nowadays, it is quite easier to investigate the population structure, genetic variations, and recent demographic events in threatened species, using population genomic approaches. With recent developments, hints for becoming endangered species can be found in their genome sequences. For example, any deleterious mutations in the genes for brain function, metabolism, immunity, and so forth can be easily detected by advanced genomic approaches. Conversely, these can also detect any changes in their genome which may result in enhanced functions of some genes, for example, related to enhanced brain function and metabolism that may lead to the abnormal accumulation of toxins [24–26]. Specific genetic tools and analytical techniques are used to assess the genome of various species to detect genetic variations associated with specific conservation and population structure. Currently, most commonly used genetic tools for detection of genetic variations in both plant and animal species include random fragment length polymorphism (RFLP), amplified fragment length polymorphism (AFLP), random amplification of polymorphic DNA (RAPD), single strand conformation polymorphism (SSCP), minisatellites, microsatellites, single nucleotide polymorphisms (SNPs), DNA and RNA sequence analysis, and DNA finger printing. Analysis of genetic variation in species or population using these tools is carried out either using current DNA of individuals or historic DNA [27]. These tools target different variables within the genome of target species and selection of the specific tools and gnome part to be analyzed is carried out based on the available information. For example, mitochondrial DNA in animals possessing a high substitution rate is a useful marker for the determination of genetic variations in individuals of the same species. However, these techniques have several limitations associated with them. For instance, genetic high substitution rate in animal mitochondrial DNA is only inherited in female lines. Similarly, the mitochondrial DNA in plants has a very high rate of structural mutations and thus can rarely be used as genetic marker for detection of genetic variation. Various genomic tools used for the detection of genetic variations in species and limitations associated with them are summarized in Figure 1. Genome-wide association studies (GWAS), development of genome-wide genetic markers for DNA profiling and marker assisted breeding, and quantitative trait loci (QTL) analysis in endangered and threatened species can give us information about the role of natural selection at the genome level and identification of loci linked with the disease susceptibility, inbreeding depression, and local adaptations. For example, most of the QTLs have been detected using linkage mapping and cover large segments of the genome in different species. Currently, due to the availability of high-density SNP chips and genome-wide analysis techniques, GWAS has proven to be effective in identification of important genomic regions more precisely within the genome of species, for example, those associated with genetic variations and important qualitative and quantitative traits [28]. Further, use of population genetics and phylogenomics can help us in identifying conservation units for recovery, management, and protections [23]. As the genome of more species is sequenced, the rescue of more endangered species will become easier. The applications of advance genomics in the conservation of threatened biota are illustrated in Figure 2.


वह वीडियो देखें: La Reproduction chez les plantes La pollinisation, la fécondation et la dissémination des graines (फरवरी 2023).