पादप विषाणु
December 2023
पादप विषाणु (Plant viruses) ऐसे विषाणु (virus) हैं जिनमें पौधों को प्रभावित करने की क्षमता होती है। अन्य सभी विषाणुओं की तरह, पादप विषाणु अनिवार्य अंतःकोशिकीय परजीवी (intracellular parasites) होते हैं, जिनके पास मेजबान के बिना प्रतिकृति (replicate) करने के लिए आणविक तंत्र नहीं होता है।[1] कुछ पादप विषाणु रोगजनक (pathogens) होते हैं जो संवहनी पौधों में रोग पैदा करते हैं।
कई पादप विषाणु छड़ के आकार (rod-shaped) के होते हैं, जिनमें प्रोटीन डिस्क वायरल जीनोम के चारों ओर एक ट्यूब बनाती है; सममित (isometric) कण एक और सामान्य संरचना है। उनमें शायद ही कभी विषाणु आवरण (viral envelope) होता है। अधिकांश में आरएनए (RNA) जीनोम होता है, जो आमतौर पर छोटा और एकल-रज्जुक (ss) होता है, लेकिन कुछ विषाणुओं में द्वि-रज्जुक (ds) आरएनए, ssDNA या dsDNA जीनोम होते हैं। हालाँकि पादप विषाणुओं को उनके पशु समकक्षों की तरह अच्छी तरह से नहीं समझा गया है, लेकिन एक पादप विषाणु बहुत पहचाना जाने लगा है: तंबाकू मोज़ेक विषाणु (TMV), जो खोजा गया पहला विषाणु था। यह और अन्य विषाणु हर साल दुनिया भर में फसल की पैदावार में अनुमानित US$60 बिलियन का नुकसान पहुँचाते हैं। पादप विषाणुओं को 73 वंशों (genera) और 49 कुलों (families) में वर्गीकृत किया गया है। हालाँकि, ये आँकड़े केवल खेती वाले पौधों से संबंधित हैं, जो पौधों की प्रजातियों की कुल संख्या का केवल एक छोटा सा हिस्सा हैं। जंगली पौधों में विषाणुओं का अच्छी तरह से अध्ययन नहीं किया गया है, लेकिन जंगली पौधों और उनके विषाणुओं के बीच की परस्पर क्रिया अक्सर मेजबान पौधों में रोग पैदा करती हुई नहीं दिखाई देती है।[2]
एक पौधे से दूसरे पौधे में और एक पादप कोशिका से दूसरी कोशिका में संचारित होने के लिए, पादप विषाणुओं को ऐसी रणनीतियों का उपयोग करना पड़ता है जो आमतौर पर पशु विषाणुओं (animal viruses) से भिन्न होती हैं। अधिकांश पौधे चलते नहीं हैं, इसलिए पौधे-से-पौधे संचरण में आमतौर पर वाहक (जैसे कीड़े) शामिल होते हैं। पादप कोशिकाएँ ठोस कोशिका भित्ति (cell walls) से घिरी होती हैं, इसलिए पादप कोशिकाओं के बीच विरियन (virions) के जाने के लिए प्लाज्मोडेस्माटा (plasmodesmata) के माध्यम से परिवहन पसंदीदा मार्ग है। पौधों के पास प्लाज्मोडेस्माटा के माध्यम से mRNA के परिवहन के लिए विशेष तंत्र होते हैं, और माना जाता है कि इन तंत्रों का उपयोग आरएनए विषाणुओं (RNA viruses) द्वारा एक कोशिका से दूसरी कोशिका में फैलने के लिए किया जाता है।[3] वायरल संक्रमण के खिलाफ पादप सुरक्षा में, अन्य उपायों के अलावा, dsRNA के जवाब में siRNA का उपयोग शामिल है। अधिकांश पादप विषाणु इस प्रतिक्रिया को दबाने के लिए एक प्रोटीन को कूटबद्ध (encode) करते हैं। पौधे चोट के जवाब में प्लाज्मोडेस्माटा के माध्यम से परिवहन को भी कम कर देते हैं।
इतिहास
रोग पैदा करने वाले पादप विषाणुओं की खोज का श्रेय अक्सर नीदरलैंड में काम कर रहे ए. मेयर (1886) को दिया जाता है, जिन्होंने प्रदर्शित किया कि तंबाकू की पत्तियों से प्राप्त मोज़ेक का रस स्वस्थ पौधों में इंजेक्ट किए जाने पर मोज़ेक लक्षण विकसित करता है। हालाँकि, उबालने पर रस का संक्रमण नष्ट हो गया था। उन्होंने सोचा कि प्रेरक एजेंट बैक्टीरिया था। हालाँकि, बड़ी संख्या में बैक्टीरिया के साथ बड़े पैमाने पर टीकाकरण के बाद, वह मोज़ेक लक्षण विकसित करने में विफल रहे।
1898 में, मार्टिनस बेइजेरिनक, जो नीदरलैंड के तकनीकी विश्वविद्यालय में सूक्ष्म जीव विज्ञान के प्रोफेसर थे, ने अपनी अवधारणाएँ रखीं कि विषाणु छोटे थे और निर्धारित किया कि चैम्बरलैंड फिल्टर-कैंडल के माध्यम से पारित होने पर "मोज़ेक रोग" संक्रामक बना रहा। यह बैक्टीरिया सूक्ष्मजीवों के विपरीत था, जिन्हें फिल्टर द्वारा रोक लिया गया था। बेइजेरिनक ने संक्रामक निस्यंद (filtrate) को "contagium vivum fluidum" के रूप में संदर्भित किया, इस प्रकार आधुनिक शब्द "विषाणु" (virus) का सिक्का गढ़ा गया।
'वायरल अवधारणा' की प्रारंभिक खोज के बाद, संचरण के तरीके के आधार पर किसी भी अन्य ज्ञात वायरल रोगों को वर्गीकृत करने की आवश्यकता थी, भले ही सूक्ष्मदर्शी अवलोकन निष्फल साबित हुआ। 1939 में होम्स ने 129 पादप विषाणुओं की एक वर्गीकरण सूची प्रकाशित की। इसका विस्तार किया गया और 1999 में 977 आधिकारिक तौर पर मान्यता प्राप्त, और कुछ अनंतिम, पादप विषाणु प्रजातियाँ थीं।
TMV का शुद्धिकरण (क्रिस्टलीकरण) पहली बार वेंडेल स्टेनली द्वारा किया गया था, जिन्होंने 1935 में अपने निष्कर्ष प्रकाशित किए थे, हालाँकि उन्होंने यह निर्धारित नहीं किया था कि आरएनए संक्रामक सामग्री थी। हालाँकि, उन्हें 1946 में रसायन विज्ञान में नोबेल पुरस्कार मिला। 1950 के दशक में दो प्रयोगशालाओं द्वारा एक साथ की गई खोज ने साबित कर दिया कि TMV का शुद्ध आरएनए संक्रामक था, जिसने तर्क को पुष्ट किया। आरएनए नए संक्रामक कणों के उत्पादन के लिए आनुवंशिक जानकारी ले जाता है।
हाल ही में विषाणु अनुसंधान पादप विषाणु जीनोम की आनुवंशिकी और आणविक जीव विज्ञान को समझने पर केंद्रित रहा है, जिसमें यह निर्धारित करने में विशेष रुचि है कि विषाणु कैसे प्रतिकृति बना सकता है, आगे बढ़ सकता है और पौधों को संक्रमित कर सकता है। विषाणु आनुवंशिकी और प्रोटीन कार्यों को समझने का उपयोग जैव प्रौद्योगिकी कंपनियों द्वारा व्यावसायिक उपयोग की क्षमता का पता लगाने के लिए किया गया है। विशेष रूप से, वायरल-व्युत्पन्न अनुक्रमों का उपयोग प्रतिरोध के नए रूपों की समझ प्रदान करने के लिए किया गया है। तकनीक में हालिया उछाल जिसने मनुष्यों को पादप विषाणुओं में हेरफेर करने की अनुमति दी है, पौधों में मूल्य वर्धित प्रोटीन के उत्पादन के लिए नई रणनीतियाँ प्रदान कर सकती है।
संरचना
विषाणु इतने छोटे होते हैं कि उन्हें केवल इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शी के नीचे ही देखा जा सकता है। विषाणु की संरचना इसके प्रोटीन के आवरण द्वारा दी जाती है, जो वायरल जीनोम को घेरते हैं। वायरल कणों का संयोजन स्वतःस्फूर्त रूप से होता है।
ज्ञात पादप विषाणुओं में से 50% से अधिक छड़ के आकार (लचीले या कठोर) के होते हैं। कण की लंबाई सामान्य रूप से जीनोम पर निर्भर करती है लेकिन यह आमतौर पर 300 और 500 nm के बीच होती है, जिसका व्यास 15–20 nm होता है। प्रोटीन सबयूनिट्स को एक डिस्क बनाने के लिए एक वृत्त की परिधि के चारों ओर रखा जा सकता है। वायरल जीनोम की उपस्थिति में, डिस्क को ढेर कर दिया जाता है, फिर बीच में न्यूक्लिक एसिड जीनोम के लिए जगह के साथ एक ट्यूब बनाई जाती है।[4]
पादप विषाणुओं के बीच दूसरी सबसे आम संरचना सममित (isometric) कण हैं। वे व्यास में 25–50 nm होते हैं। उन मामलों में जहाँ केवल एक कोट प्रोटीन होता है, मूल संरचना में 60 T सबयूनिट्स होते हैं, जहाँ T एक पूर्णांक है। कुछ विषाणुओं में 2 कोट प्रोटीन हो सकते हैं जो एक इकोसाहेड्रल आकार के कण बनाने के लिए जुड़ते हैं।
Geminiviridae के तीन वंश हैं जो ऐसे कणों से बने होते हैं जो एक साथ चिपके हुए दो सममित कणों की तरह होते हैं।
कुछ पादप विषाणुओं में, उनके कोट प्रोटीन के अलावा, एक लिपिड आवरण होता है। यह पादप कोशिका झिल्ली से प्राप्त होता है क्योंकि विषाणु कण कोशिका से बाहर कलिका (buds) के रूप में निकलता है।
संचरण
रस के माध्यम से
विषाणुओं को एक घायल पौधे के स्वस्थ पौधे के संपर्क में आने से रस के सीधे स्थानांतरण द्वारा फैलाया जा सकता है। ऐसा संपर्क कृषि प्रथाओं के दौरान हो सकता है, जैसे कि औजारों या हाथों से होने वाली क्षति, या स्वाभाविक रूप से, जैसे कि पौधे पर भोजन करने वाले जानवर द्वारा। आम तौर पर TMV, आलू विषाणु और खीरा मोज़ेक विषाणु रस के माध्यम से प्रेषित होते हैं।
कीड़ों द्वारा
पादप विषाणुओं को एक वाहक (vector) द्वारा प्रेषित होने की आवश्यकता होती है, अक्सर कीड़े जैसे लीफहॉपर्स। विषाणुओं के एक वर्ग, Rhabdoviridae, के बारे में प्रस्तावित किया गया है कि वे वास्तव में कीट विषाणु हैं जो पौधों में प्रतिकृति बनाने के लिए विकसित हुए हैं। पादप विषाणु का चुना हुआ कीट वाहक अक्सर उस विषाणु की मेजबान सीमा का निर्धारण करने वाला कारक होगा: यह केवल उन पौधों को संक्रमित कर सकता है जिन पर कीट वाहक भोजन करता है। यह आंशिक रूप से तब दिखाया गया था जब ओल्ड वर्ल्ड व्हाइट फ्लाई संयुक्त राज्य अमेरिका में आई, जहाँ उसने कई पादप विषाणुओं को नए मेजबानों में स्थानांतरित कर दिया।
जिस तरह से वे प्रेषित होते हैं, उसके आधार पर, पादप विषाणुओं को गैर-निरंतर, अर्ध-निरंतर और निरंतर के रूप में वर्गीकृत किया जाता है। गैर-निरंतर संचरण में, विषाणु कीट के स्टाइलट (stylet) के दूरस्थ सिरे से जुड़ जाते हैं और अगले पौधे पर जिस पर वे भोजन करते हैं, वे इसे विषाणु के साथ टीका लगाते हैं।[5]
अर्ध-निरंतर वायरल संचरण में विषाणु का कीट के अग्र-आंत्र (foregut) में प्रवेश करना शामिल है। जो विषाणु आंत से हीमोलिम्फ (haemolymph) में और फिर लार ग्रंथियों में जाने में सफल होते हैं, उन्हें निरंतर (persistent) के रूप में जाना जाता है।
स्थायी (persistent) वायरस के दो उप-वर्ग हैं: प्रसारक (propagative) और परिसंचारी (circulative)। प्रसारक वायरस पौधे और कीट दोनों में प्रतिकृति (replicate) बनाने में सक्षम होते हैं (और हो सकता है कि वे मूल रूप से कीट वायरस रहे हों), जबकि परिसंचारी वायरस ऐसा नहीं कर सकते। परिसंचारी वायरस एफिड्स के भीतर चैपरोन प्रोटीन symbionin द्वारा सुरक्षित रहते हैं, जिसे जीवाणु symbionts द्वारा निर्मित किया जाता है। कई पादप वायरस अपने जीनोम के भीतर ऐसे polypeptide को एनकोड करते हैं जिनमें कीटों द्वारा संचरण के लिए आवश्यक डोमेन होते हैं। गैर-स्थायी और अर्ध-स्थायी वायरस में, ये डोमेन कोट प्रोटीन और हेल्पर घटक नामक एक अन्य प्रोटीन में होते हैं।
कीट-मध्यस्थता वाले वायरल संचरण में ये प्रोटीन कैसे सहायता करते हैं, यह समझाने के लिए एक सेतु hypothesis प्रस्तावित की गई है। हेल्पर घटक कोट प्रोटीन के विशिष्ट डोमेन से जुड़ जाएगा, और फिर कीट के मुखांगों (mouthparts) से जुड़कर एक सेतु का निर्माण करेगा। स्थायी प्रसारक वायरस में, जैसे कि tomato spotted wilt virus (TSWV), अक्सर प्रोटीन के चारों ओर एक लिपिड कोट होता है जो पादप वायरस के अन्य वर्गों में नहीं देखा जाता है। TSWV के मामले में, इस लिपिड लिफाफे में 2 वायरल प्रोटीन व्यक्त होते हैं। यह प्रस्तावित किया गया है कि वायरस इन प्रोटीनों के माध्यम से जुड़ते हैं और फिर रिसेप्टर-मध्यस्थता वाले endocytosis द्वारा कीट की कोशिका में ले लिए जाते हैं।
निमेटोड द्वारा
मृदा-जनित nematode द्वारा वायरस का संचरण सिद्ध हो चुका है। वे संक्रमित root (जड़ों) को खाकर उन्हें प्राप्त करते हैं और प्रसारित करते हैं। वायरस को गैर-स्थायी और स्थायी दोनों रूपों में प्रसारित किया जा सकता है, लेकिन इस बात का कोई प्रमाण नहीं है कि वायरस निमेटोड में प्रतिकृति बनाने में सक्षम हैं। जब वे किसी संक्रमित पौधे को खाते हैं तो virions स्टाइलेट (भोजन करने वाला अंग) या आंत से जुड़ जाते हैं और फिर अन्य पौधों को संक्रमित करने के लिए बाद में भोजन करते समय अलग हो सकते हैं। निमेटोड tobacco ringspot virus और tobacco rattle virus जैसे वायरस प्रसारित करते हैं।[6]
प्लाज्मोडियोफोराइड्स द्वारा
कई वायरस वंश मृदा-जनित ज़ूस्पोरिक protozoa द्वारा स्थायी और गैर-स्थायी दोनों रूपों में प्रसारित होते हैं। ये प्रोटोजोआ स्वयं पादप-रोगजनक नहीं हैं, बल्कि parasitic (परजीवी) हैं। वायरस का संचरण तब होता है जब वे पौधों की जड़ों के साथ जुड़ जाते हैं। उदाहरणों में Polymyxa graminis शामिल है, जिसे अनाज की फसलों में पादप वायरल रोगों को प्रसारित करने के लिए दिखाया गया है[7] और Polymyxa betae जो Beet necrotic yellow vein virus को प्रसारित करता है। प्लाज्मोडियोफोराइड्स पौधे की जड़ में घाव भी पैदा करते हैं जिसके माध्यम से अन्य वायरस प्रवेश कर सकते हैं।
बीज और पराग पर
May 2024
लगभग 20% पादप वायरस में पीढ़ी-दर-पीढ़ी पादप वायरस का संचरण होता है। जब वायरस बीजों द्वारा प्रसारित होते हैं, तो बीज जनन कोशिकाओं (generative cells) में संक्रमित हो जाता है और वायरस जर्म कोशिकाओं में बना रहता है और कभी-कभी, लेकिन कम बार, बीज के आवरण में भी रहता है।[8] जब प्रतिकूल मौसम जैसी स्थितियों के कारण पौधों की वृद्धि और विकास में देरी होती है, तो बीजों में वायरस संक्रमण की मात्रा बढ़ जाती है। पौधे पर बीज की स्थिति और उसके संक्रमित होने की संभावनाओं के बीच कोई संबंध नहीं दिखता है। बीजों के माध्यम से पादप वायरस के संचरण में शामिल तंत्र के बारे में बहुत कम जानकारी है, हालांकि यह ज्ञात है कि यह पर्यावरणीय रूप से प्रभावित होता है और बीज संचरण बीजांड के माध्यम से भ्रूण के सीधे आक्रमण के कारण या संक्रमित युग्मकों (gametes) द्वारा मध्यस्थता वाले भ्रूण पर हमले के साथ एक अप्रत्यक्ष मार्ग द्वारा होता है। ये प्रक्रियाएं मेजबान पौधे के आधार पर एक साथ या अलग-अलग हो सकती हैं। यह अज्ञात है कि वायरस सीधे आक्रमण करने और भ्रूण को पार करने तथा बीजांड में पैतृक और संतति पीढ़ियों के बीच की सीमा को पार करने में कैसे सक्षम है। कई पौधों की प्रजातियां बीजों के माध्यम से संक्रमित हो सकती हैं, जिनमें Leguminosae, Solanaceae, Compositae, Rosaceae, Cucurbitaceae, Gramineae परिवार शामिल हैं, लेकिन इन्हीं तक सीमित नहीं हैं। बीन कॉमन मोज़ेक वायरस बीजों के माध्यम से प्रसारित होता है।
सीधे पौधे से मनुष्यों में
इस बात के कमजोर प्रमाण हैं कि मिर्च में सामान्य एक वायरस, पेपर माइल्ड मोटल वायरस (PMMoV) मनुष्यों को संक्रमित करने के लिए स्थानांतरित हो सकता है।[9] यह एक दुर्लभ और असंभावित घटना है क्योंकि, कोशिका में प्रवेश करने और प्रतिकृति बनाने के लिए, एक वायरस को "अपनी सतह पर एक रिसेप्टर से जुड़ना होगा, और एक पादप वायरस के लिए मानव कोशिका पर रिसेप्टर को पहचानना अत्यधिक असंभावित होगा। वायरोलॉजिस्ट रॉबर्ट गैरी के अनुसार, एक संभावना यह है कि वायरस सीधे मानव कोशिकाओं को संक्रमित नहीं करता है। इसके बजाय, नग्न वायरल आरएनए RNA interference के समान एक तंत्र के माध्यम से कोशिकाओं के कार्य को बदल सकता है, जिसमें कुछ आरएनए अनुक्रमों की उपस्थिति जीन को चालू और बंद कर सकती है।"
मेजबानों पर प्रभाव
मेजबानों में पादप वायरस का इंट्रासेल्युलर जीवन अभी भी कम अध्ययन किया गया है, विशेष रूप से संक्रमण के शुरुआती चरण।[10] कई झिल्लीदार संरचनाएं जिन्हें वायरस पादप कोशिकाओं को उत्पन्न करने के लिए प्रेरित करते हैं, वे गतिशील होती हैं, जिनका उपयोग अक्सर उत्पादक कोशिका के भीतर और उनके पड़ोसियों में नए विरियन (virions) को ले जाने के लिए किया जाता है। वायरस पौधों की अपनी intracellular membrane (इंट्रासेल्युलर झिल्लियों) में भी विभिन्न परिवर्तन प्रेरित करते हैं। मच्छर वायरस संक्रमण में परेरा एट अल. 2012 का कार्य और पादप वायरस के यीस्ट मॉडल का अध्ययन करने वाले अन्य लोग पाते हैं कि यह उन लिपिड के homeostasis में परिवर्तन के कारण है जो उनकी इंट्रासेल्युलर झिल्लियों को बनाते हैं, जिसमें संश्लेषण में वृद्धि शामिल है। ये तुलनीय लिपिड परिवर्तन पादप वायरस के कम समझे गए क्षेत्र के लिए हमारी अपेक्षाओं और अनुसंधान दिशाओं को सूचित करते हैं।
पादप वायरल प्रोटीन का अनुवाद
75% पादप वायरस के जीनोम सिंगल स्ट्रैंडेड आरएनए (ssRNA) से बने होते हैं। 65% पादप वायरस में +ssRNA होता है, जिसका अर्थ है कि वे messenger RNA के समान सेंस ओरिएंटेशन में होते हैं, लेकिन 10% में -ssRNA होता है, जिसका अर्थ है कि अनुवादित होने से पहले उन्हें +ssRNA में परिवर्तित किया जाना चाहिए। 5% डबल स्ट्रैंडेड आरएनए हैं और इसलिए उन्हें तुरंत +ssRNA वायरस के रूप में अनुवादित किया जा सकता है। 3% को आरएनए और डीएनए के बीच परिवर्तित करने के लिए एक reverse transcriptase एंजाइम की आवश्यकता होती है। 17% पादप वायरस ssDNA हैं और बहुत कम dsDNA हैं, इसके विपरीत एक चौथाई पशु वायरस dsDNA हैं और तीन-चौथाई bacteriophage dsDNA हैं।[12] वायरस अपने जीनोम द्वारा एनकोड किए गए 4-10 प्रोटीन का उत्पादन करने के लिए पादप ribosomes का उपयोग करते हैं। हालाँकि, चूंकि कई प्रोटीन एक ही स्ट्रैंड पर एनकोड किए जाते हैं (अर्थात, वे polycistronic हैं), इसका मतलब यह होगा कि राइबोसोम या तो केवल एक प्रोटीन का उत्पादन करेगा, क्योंकि यह पहले stop codon पर अनुवाद समाप्त कर देगा, या एक polyprotein का उत्पादन होगा। पादप वायरस को plant cell द्वारा वायरल प्रोटीन के उत्पादन की अनुमति देने के लिए विशेष तकनीकें विकसित करनी पड़ी हैं।
5' कैप
अनुवाद होने के लिए, eukaryotic एमआरएनए को एक 5' Cap संरचना की आवश्यकता होती है। इसका मतलब है कि वायरस के पास भी एक होना चाहिए। इसमें सामान्यतः 7MeGpppN होता है जहाँ N सामान्यतः adenine या guanine होता है। वायरस एक प्रोटीन को एनकोड करते हैं, सामान्यतः एक replicase, जिसमें ऐसा करने के लिए methyltransferase गतिविधि होती है।
कुछ वायरस 'कैप-स्नैचर्स' (cap-snatchers) होते हैं। इस प्रक्रिया के दौरान, एक 7mG-कैप्ड होस्ट mRNA को वायरल ट्रांसक्रिप्टेस कॉम्प्लेक्स द्वारा भर्ती किया जाता है और बाद में एक वायरल रूप से एन्कोडेड एंडोन्यूक्लिएज द्वारा इसे काट दिया जाता है। परिणामी कैप्ड लीडर RNA का उपयोग वायरल जीनोम पर ट्रांसक्रिप्शन को प्राइम करने के लिए किया जाता है।[13]
हालाँकि, कुछ पादप वायरस कैप का उपयोग नहीं करते हैं, फिर भी वे वायरल mRNA के 5' और 3' अनट्रांसलेटेड क्षेत्रों में मौजूद कैप-स्वतंत्र ट्रांसलेशन एन्हांसर्स (cap-independent translation enhancers) के कारण कुशलतापूर्वक ट्रांसलेशन करते हैं।[14]
रीडथ्रू (Readthrough)
कुछ वायरस (जैसे टोबैको मोज़ेक वायरस (TMV)) में ऐसे RNA अनुक्रम होते हैं जिनमें एक "लीकी" (leaky) स्टॉप कोडन होता है। TMV में 95% समय होस्ट राइबोसोम इस कोडन पर पॉलीपेप्टाइड के संश्लेषण को समाप्त कर देता है, लेकिन शेष समय में यह इसके आगे जारी रहता है। इसका मतलब यह है कि उत्पादित 5% प्रोटीन सामान्य रूप से उत्पादित अन्य प्रोटीनों की तुलना में बड़े और भिन्न होते हैं, जो ट्रांसलेशनल रेगुलेशन का एक रूप है। TMV में, पॉलीपेप्टाइड का यह अतिरिक्त अनुक्रम एक RNA पॉलीमरेज़ है जो इसके जीनोम को रेप्लिकेट करता है।
सब-जीनोमिक RNA का उत्पादन
कुछ वायरस अपने जीनोम के भीतर सभी प्रोटीनों के ट्रांसलेशन को सुनिश्चित करने के लिए सबजीनोमिक RNA के उत्पादन का उपयोग करते हैं। इस प्रक्रिया में जीनोम पर एन्कोड किया गया पहला प्रोटीन, जो सबसे पहले ट्रांसलेट होता है, एक रेप्लिकेस होता है। यह प्रोटीन जीनोम के बाकी हिस्सों पर कार्य करेगा, नेगेटिव स्ट्रैंड सब-जीनोमिक RNA का उत्पादन करेगा और फिर पॉजिटिव स्ट्रैंड सब-जीनोमिक RNA बनाने के लिए इन पर कार्य करेगा, जो अनिवार्य रूप से ट्रांसलेशन के लिए तैयार mRNA होते हैं।
खंडित जीनोम (Segmented genomes)
कुछ वायरल परिवार, जैसे कि Bromoviridae, इसके बजाय मल्टीपार्टाइट जीनोम का विकल्प चुनते हैं, जो जीनोम कई वायरल कणों के बीच विभाजित होते हैं। संक्रमण होने के लिए, पौधे को जीनोम के सभी कणों से संक्रमित होना चाहिए। उदाहरण के लिए, ब्रोम मोज़ेक वायरस का जीनोम 3 वायरल कणों के बीच विभाजित है, और संक्रमण होने के लिए अलग-अलग RNA वाले सभी 3 कणों की आवश्यकता होती है।
पॉलीप्रोटीन प्रोसेसिंग
पॉलीप्रोटीन प्रोसेसिंग को 45% पादप वायरस द्वारा अपनाया जाता है, जैसे कि Potyviridae और Tymoviridae।[11] राइबोसोम वायरल जीनोम से एक एकल प्रोटीन का ट्रांसलेशन करता है। पॉलीप्रोटीन के भीतर एक एंजाइम (या एंजाइम) प्रोटीनेज कार्य के साथ होता है जो पॉलीप्रोटीन को विभिन्न एकल प्रोटीनों में काटने में सक्षम होता है या केवल प्रोटीज को अलग कर देता है, जो फिर अन्य पॉलीपेप्टाइड्स को काटकर परिपक्व प्रोटीन का उत्पादन कर सकता है।
जीनोम पैकेजिंग
संक्रमण प्रक्रिया में भागीदारी के अलावा, वायरल रेप्लिकेस RNA वायरस की आनुवंशिक सामग्री की पैकेजिंग का एक सीधे तौर पर आवश्यक हिस्सा है। यह अपेक्षित था क्योंकि रेप्लिकेस की भागीदारी विभिन्न अन्य वायरस में पहले ही पुष्टि की जा चुकी है।[15]
बीट नेक्रोटिक येलो वेन वायरस (BNYVV) का जीनोम पांच RNA से बना है, जिनमें से प्रत्येक रॉड के आकार के वायरस कणों में एनकैप्सिडेटेड (encapsidated) है। RNA 1, जो 6746 न्यूक्लियोटाइड लंबा है, एक एकल ओपन रीडिंग फ्रेम (ORF) को एन्कोड करता है जो 237 kDa प्रोटीन P237 का उत्पादन करता है। यह प्रोटीन पपेन-जैसे प्रोटीनेज द्वारा P150 और P66 में कट जाता है। RNA 2, 4612 न्यूक्लियोटाइड लंबा, छह प्रोटीनों को एन्कोड करता है, जिसमें मूवमेंट प्रोटीन (P42, P13, P15), एक कोट प्रोटीन (P21), और एक नियामक प्रोटीन (P14) शामिल हैं। RNA 3, 1775 न्यूक्लियोटाइड लंबा, P25 को एन्कोड करता है, जो लक्षण अभिव्यक्ति में शामिल है। RNA 4, 1431 न्यूक्लियोटाइड लंबा, P31 को एन्कोड करता है, जो वेक्टर ट्रांसमिशन के लिए महत्वपूर्ण है। RNA 5, जो कुछ आइसोलेट्स में पाया जाता है, P26 को एन्कोड करता है और अधिक गंभीर लक्षणों से जुड़ा है।[16]
पादप वायरस के अनुप्रयोग
पादप वायरस का उपयोग वायरल वेक्टर को इंजीनियर करने के लिए किया जा सकता है, जो आणविक जीवविज्ञानियों द्वारा पादप कोशिकाओं में आनुवंशिक सामग्री पहुंचाने के लिए आमतौर पर उपयोग किए जाने वाले उपकरण हैं; वे बायोमटेरियल्स और नैनो टेक्नोलॉजी उपकरणों के स्रोत भी हैं।[17] पादप वायरस और उनके घटकों का ज्ञान आधुनिक पादप जैव प्रौद्योगिकी के विकास के लिए सहायक रहा है। सजावटी पौधों की सुंदरता बढ़ाने के लिए पादप वायरस का उपयोग पादप वायरस का पहला दर्ज अनुप्रयोग माना जा सकता है। ट्यूलिप ब्रेकिंग वायरस ट्यूलिप के परिदलपुंज (perianth) के रंग पर अपने नाटकीय प्रभावों के लिए प्रसिद्ध है, यह एक ऐसा प्रभाव है जिसे 17वीं सदी के डच "ट्यूलिप मेनिया" के दौरान अत्यधिक खोजा गया था। टोबैको मोज़ेक वायरस (TMV) और कॉलीफ्लावर मोज़ेक वायरस (CaMV) का उपयोग अक्सर पादप आणविक जीव विज्ञान में किया जाता है। विशेष रुचि CaMV 35S प्रमोटर है, जो एक बहुत मजबूत प्रमोटर है जिसका उपयोग अक्सर पादप रूपांतरण में किया जाता है। टोबैको मोज़ेक वायरस पर आधारित वायरल वेक्टर में magnICON® और TRBO पादप अभिव्यक्ति प्रौद्योगिकियां शामिल हैं।
पादप वायरस के प्रतिनिधि अनुप्रयोग नीचे सूचीबद्ध हैं।
| उपयोग | विवरण | संदर्भ |
|---|---|---|
| उन्नत पादप सौंदर्यशास्त्र | सजावटी पौधों की सुंदरता और व्यावसायिक मूल्य में वृद्धि | |
| क्रॉस-प्रोटेक्शन | उनके गंभीर रिश्तेदारों द्वारा संक्रमण को रोकने के लिए हल्के वायरस स्ट्रेन का वितरण | |
| खरपतवार जैव-नियंत्रण | बायोहरबिसाइड्स के रूप में घातक प्रणालीगत परिगलन (necrosis) को ट्रिगर करने वाले वायरस | |
| कीट जैव-नियंत्रण | कीट और नेमाटोड नियंत्रण के लिए उन्नत विष और कीटनाशक वितरण | |
| नैनोपार्टिकल स्कैफोल्ड्स | विरियन सतहों को कार्यात्मक बनाया जाता है और नैनोपार्टिकल्स को असेंबल करने के लिए उपयोग किया जाता है | |
| नैनोकैरियर्स | विरियन का उपयोग कार्गो यौगिकों के परिवहन के लिए किया जाता है | |
| नैनोरिएक्टर | कैस्केड प्रतिक्रियाओं को इंजीनियर करने के लिए एंजाइमों को विरियन में एनकैप्सुलेट किया जाता है | |
| पुनः संयोजक प्रोटीन/पेप्टाइड अभिव्यक्ति | पुनः संयोजक पेप्टाइड, पॉलीपेप्टाइड लाइब्रेरी और प्रोटीन कॉम्प्लेक्स का तेजी से, क्षणिक अति-उत्पादन | |
| कार्यात्मक जीनोमिक अध्ययन | VIGS और miRNA वायरल वेक्टर का उपयोग करके लक्षित जीन साइलेंसिंग | |
| जीनोम संपादन | अनुक्रम-विशिष्ट न्यूक्लिएज के क्षणिक वितरण के माध्यम से लक्षित जीनोम संपादन | |
| मेटाबॉलिक पाथवे इंजीनियरिंग | देशी और विदेशी मेटाबोलाइट्स के उत्पादन में सुधार के लिए बायोसिंथेटिक पाथवे को फिर से जोड़ना | |
| फूल आने की प्रेरणा | फूल आने की प्रेरणा और फसल प्रजनन में तेजी लाने के लिए FLOWERING LOCUS T की वायरल अभिव्यक्ति | |
| फसल जीन थेरेपी | एक ही बढ़ते मौसम के भीतर फसल के लक्षणों के क्षणिक पुनर्रचना के लिए वायरल वेक्टर का ओपन-फील्ड उपयोग |
संदर्भ
- ↑ Roossinck, M.J. (2012). Persistent Plant Viruses: Molecular Hitchhikers or Epigenetic Elements?. In: Viruses: Essential Agents of Life. Springer, Dordrecht.
- ↑ (2011). "The good viruses: viral mutualistic symbioses". Nature Reviews Microbiology. 9 (2) 99–108. doi:10.1038/nrmicro2491.
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स्रोत: अंग्रेज़ी विकिपीडिया के “Plant virus” लेख का अनुवाद। मूल लेख: https://en.wikipedia.org/wiki/Plant_virus यह अनुवाद स्वचालित रूप से तैयार किया गया है।
