कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय, डेविस में डॉ. एडुआर्डो ब्लमवाल्ड (दाएं) और अखिलेश यादव, पीएचडी, और उनकी टीम के अन्य सदस्यों ने चावल को इस तरह से संशोधित किया है जिससे मिट्टी में मौजूद जीवाणु अधिक नाइट्रोजन का उत्पादन कर सकें, जिसका उपयोग पौधे कर सकें। [ट्रिना क्लेस्ट/यूसी डेविस]
शोधकर्ताओं ने मिट्टी में मौजूद बैक्टीरिया को नाइट्रोजन को स्थिर करने के लिए प्रोत्साहित करने हेतु चावल में CRISPR तकनीक का उपयोग किया, जिससे चावल की वृद्धि के लिए आवश्यक पोषक तत्व अवशोषित हो सकें। इस खोज से फसलों की खेती के लिए आवश्यक नाइट्रोजन उर्वरक की मात्रा कम हो सकती है, जिससे अमेरिकी किसानों को प्रति वर्ष अरबों डॉलर की बचत होगी और नाइट्रोजन प्रदूषण कम होने से पर्यावरण को भी लाभ होगा।
"पौधे अविश्वसनीय रासायनिक कारखाने हैं," कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय, डेविस में पादप विज्ञान के विशिष्ट प्रोफेसर डॉ. एडुआर्डो ब्लमवाल्ड ने कहा, जिन्होंने इस अध्ययन का नेतृत्व किया। उनकी टीम ने चावल में एपिजेनिन के विघटन को बढ़ाने के लिए CRISPR का उपयोग किया। उन्होंने पाया कि एपिजेनिन और अन्य यौगिक जीवाणु नाइट्रोजन स्थिरीकरण का कारण बनते हैं।
उनका शोध प्लांट बायोटेक्नोलॉजी नामक पत्रिका में प्रकाशित हुआ था ("चावल के फ्लेवोनोइड जैवसंश्लेषण का आनुवंशिक संशोधन मृदा नाइट्रोजन स्थिरीकरण जीवाणुओं द्वारा बायोफिल्म निर्माण और जैविक नाइट्रोजन स्थिरीकरण को बढ़ाता है")।
नाइट्रोजन पौधों की वृद्धि के लिए आवश्यक है, लेकिन पौधे हवा से नाइट्रोजन को सीधे ऐसे रूप में परिवर्तित नहीं कर सकते जिसका वे उपयोग कर सकें। इसके बजाय, पौधे मिट्टी में मौजूद जीवाणुओं द्वारा उत्पादित अमोनिया जैसे अकार्बनिक नाइट्रोजन को अवशोषित करते हैं। कृषि उत्पादन नाइट्रोजन युक्त उर्वरकों के उपयोग पर आधारित है, जिससे पौधों की उत्पादकता बढ़ती है।
उन्होंने कहा, “अगर पौधे ऐसे रसायन उत्पन्न कर सकते हैं जो मिट्टी में मौजूद जीवाणुओं को वायुमंडलीय नाइट्रोजन को स्थिर करने में मदद करते हैं, तो हम पौधों को इस तरह से विकसित कर सकते हैं कि वे इन रसायनों का अधिक उत्पादन करें। ये रसायन मिट्टी में मौजूद जीवाणुओं को नाइट्रोजन स्थिर करने के लिए प्रोत्साहित करते हैं और पौधे इससे उत्पन्न अमोनियम का उपयोग करते हैं, जिससे रासायनिक उर्वरकों की आवश्यकता कम हो जाती है।”
ब्रूमवाल्ड की टीम ने रासायनिक विश्लेषण और जीनोमिक्स का उपयोग करके चावल के पौधों में एपिजेनिन और अन्य फ्लेवोनोइड्स जैसे यौगिकों की पहचान की, जो बैक्टीरिया की नाइट्रोजन स्थिरीकरण गतिविधि को बढ़ाते हैं।
इसके बाद उन्होंने रसायनों के उत्पादन के मार्गों की पहचान की और बायोफिल्म निर्माण को बढ़ावा देने वाले यौगिकों के उत्पादन को बढ़ाने के लिए CRISPR जीन-एडिटिंग तकनीक का उपयोग किया। इन बायोफिल्मों में ऐसे बैक्टीरिया होते हैं जो नाइट्रोजन रूपांतरण को बढ़ाते हैं। परिणामस्वरूप, बैक्टीरिया की नाइट्रोजन स्थिरीकरण गतिविधि बढ़ जाती है और पौधे को उपलब्ध अमोनियम की मात्रा बढ़ जाती है।
“मिट्टी में नाइट्रोजन की कमी वाली परिस्थितियों में उगाए जाने पर उन्नत धान के पौधों ने अनाज की पैदावार में वृद्धि दिखाई,” शोधकर्ताओं ने शोध पत्र में लिखा। “हमारे परिणाम अनाज में जैविक नाइट्रोजन स्थिरीकरण को प्रेरित करने और अकार्बनिक नाइट्रोजन की मात्रा को कम करने के तरीके के रूप में फ्लेवोनोइड जैवसंश्लेषण मार्ग में हेरफेर का समर्थन करते हैं। उर्वरक का उपयोग। वास्तविक रणनीतियाँ।”
अन्य पौधे भी इस मार्ग का उपयोग कर सकते हैं। कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय ने इस तकनीक के लिए पेटेंट हेतु आवेदन किया है और वर्तमान में इसकी स्वीकृति का इंतजार कर रहा है। इस शोध को विल डब्ल्यू. लेस्टर फाउंडेशन द्वारा वित्त पोषित किया गया था। इसके अतिरिक्त, बायर क्रॉपसाइंस इस विषय पर आगे के शोध का समर्थन करता है।
ब्लमवाल्ड ने कहा, "नाइट्रोजन उर्वरक बहुत महंगे होते हैं। इन खर्चों को कम करने का कोई भी उपाय महत्वपूर्ण है। एक तरफ तो यह पैसों का सवाल है, लेकिन दूसरी तरफ नाइट्रोजन का पर्यावरण पर हानिकारक प्रभाव भी पड़ता है।"
उपयोग किए गए अधिकांश उर्वरक मिट्टी और भूजल में रिसकर नष्ट हो जाते हैं। ब्लमवाल्ड की खोज नाइट्रोजन प्रदूषण को कम करके पर्यावरण संरक्षण में सहायक हो सकती है। उन्होंने कहा, "यह एक टिकाऊ वैकल्पिक कृषि पद्धति प्रदान कर सकता है जिससे अतिरिक्त नाइट्रोजन उर्वरक का उपयोग कम हो जाएगा।"