श्रीकृष्ण नरळे, डॉ. प्रकाश लोखंडे, डॉ. उदयकुमार दळवीRole Of Metabolomics In Modern Agricultural Research: आजच्या बदलत्या हवामानामुळे शेतीसमोर दुष्काळ, अतिवृष्टी, क्षारता, वाढते तापमान, कीड-रोगांचा प्रादुर्भाव आणि जमिनीचा ऱ्हास अशी अनेक आव्हाने उभी आहेत. या पार्श्वभूमीवर केवळ पिकांचे जनुक किंवा प्रथिने अभ्यासणे पुरेसे राहिलेले नाही. पिकांमध्ये प्रत्यक्ष कोणते जैवरासायनिक बदल घडतात, कोणती संयुगे तयार होतात, ताणाच्या परिस्थितीत वनस्पती स्वतःचे संरक्षण कसे करतात आणि उत्पादनावर त्याचा कसा परिणाम होतो, याचा सखोल अभ्यास करण्यासाठी ’मेटाबोलोमिक्स’ हे अत्याधुनिक विज्ञान प्रभावी साधन म्हणून पुढे आले आहे. आज जगभरात पिकांच्या सुधारित वाणांच्या निर्मितीसाठी, जैविक ताणसहनशीलता वाढविण्यासाठी आणि पौष्टिक गुणवत्तेच्या वाढीसाठी मेटाबोलोमिक्सचा मोठ्या प्रमाणावर वापर होत आहे. .मेटाबोलोमिक्स म्हणजे काय?वनस्पतींच्या पेशींमध्ये हजारो प्रकारची सूक्ष्म जैवरासायनिक संयुगे सतत तयार होत असतात. ही संयुगे म्हणजे वनस्पतींच्या सर्व जैविक प्रक्रियांचे अंतिम उत्पादन असते. या सर्व संयुगांचा एकत्रित संच म्हणजे ’मेटाबोलोम’. या सर्व संयुगांची एकाच वेळी ओळख, प्रमाण मोजणी, तुलना आणि त्यांचे कार्य समजून घेण्याच्या शास्त्राला मेटाबोलोमिक्स म्हणतात.जनुकांमध्ये बदल झाला तरी त्याचा प्रत्यक्ष परिणाम कोणत्या जैवरासायनिक प्रक्रियांवर झाला आहे, याचे सर्वात अचूक चित्र मेटाबोलोमिक्सद्वारे मिळते. त्यामुळे हे विज्ञान वनस्पतींच्या वास्तविक शारीरिक अवस्थेचे जैवरासायनिक आरसे मानले जाते..पिकांतील रासायनिक भाषा समजून घेणारे विज्ञानवनस्पती कोणत्याही ताणाच्या परिस्थितीत शांत बसत नाहीत. दुष्काळ, रोग, क्षारता किंवा उष्णता आल्यावर त्या स्वतःचे संरक्षण करण्यासाठी अनेक जैवरासायनिक संयुगे तयार करतात. यामध्ये मुख्यतः, यामध्ये अमिनो आम्ले (प्रोलीन, जीएबीए , सेंद्रिय आम्ले, साखर व साखर-अल्कोहोल, फिनॉलिक संयुगे, फ्लॅव्होनॉईड्स, टर्पेनॉईड्स, अल्कलॉईड्स, जीवनसत्त्वे, अँटिऑक्सिडंट्स तसेच वनस्पती संप्रेरके (एबीए, जॅसमॉनिक आम्ल व सॅलिसिलिक आम्ल) यांचासमावेश होतो. मेटाबोलोमिक्स या सर्व संयुगांमधील बदलांचा मागोवा घेऊन वनस्पती कोणत्या प्रकारे ताणाशी सामना करतात हे स्पष्ट करते..Research Ecosystem: पूरक परिसंस्थेत बहरेल संशोधन .मेटाबोलोमिक्समध्ये वापरली जाणारी आधुनिक उपकरणेमेटाबोलोमिक्स संशोधनामध्ये अत्यंत संवेदनशील विश्लेषणात्मक उपकरणांचा वापर केला जातो. मुख्य उपकरणांमध्ये जीसी-एमएस, एलसी-एमएस/एमएस, यूएचपीएलसी-एमएस, जीसी-टीओएफ-एमएस,ऑर्बिट्रॅप मास स्पेक्ट्रोमीटर, एनएमआर स्पेक्ट्रोस्कोपी, एफटी-आयसीआर-एमएस तसेच सीई-एमएस यांचा समावेश होतो.या उपकरणांद्वारे एका नमुन्यातील हजारो जैवरासायनिक संयुगांची एकाच वेळी ओळख व प्रमाण निश्चित करता येते..ताणसहनशील पिकांच्या निर्मितीत मेटाबोलोमिक्सचे महत्त्वआज हवामान बदलामुळे दुष्काळ, उष्णता, पूर, क्षारता यांसारख्या ताणांमुळे उत्पादनात मोठी घट होत आहे. मेटाबोलोमिक्सच्या साहाय्याने वैज्ञानिक ताणाखाली तयार होणारे संरक्षक जैवरासायनिक पदार्थ शोधतात, ताणसहनशील आणि संवेदनशील वाणांमधील फरक ओळखतात, जैवरासायनिक मार्कर विकसित करतात तसेच भविष्यातील सुधारित वाणांची निवड अधिक अचूक व सुलभ करतात. उदाहरणार्थ, दुष्काळसहनशील वाणांमध्ये प्रोलीन, ट्रेहॅलोज, काही सेंद्रिय आम्ले आणि अँटिऑक्सिडंट संयुगांचे प्रमाण अधिक असल्याचे अनेक संशोधनांमधून स्पष्ट झाले आहे..रोगप्रतिकारक्षम वाणांच्या विकासासाठी उपयुक्तरोगाचा प्रादुर्भाव सुरू होण्यापूर्वीच वनस्पतींमध्ये जैवरासायनिक बदल सुरू होतात.मेटाबोलोमिक्सद्वारे रोगाची सुरुवातीची अवस्था ओळखता येते, रोगप्रतिबंधक जैवरासायनिक निर्देशक शोधता येतात, जैविक नियंत्रणासाठी उपयुक्त संयुगे ओळखता येतात तसेच वनस्पती आणि रोगकारक यांच्यातील परस्परसंवाद अधिक स्पष्टपणे समजतो. यामुळे रोगनियंत्रण अधिक अचूक व शाश्वत बनते..Digital Agriculture Technology: डिजिटल क्रांती : समृद्ध शेतीचा पाया.पोषणमूल्य वाढविणाऱ्या संशोधनाला चालनामेटाबोलोमिक्सचा वापर करून प्रथिने, सूक्ष्म अन्नद्रव्ये, जीवनसत्त्वे, अँटिऑक्सिडंट्स आणि जैवसक्रिय संयुगांचे प्रमाण व गुणवत्ता यांचे अचूक विश्लेषण करून त्यामध्ये सुधारणा करता येते. यांचे प्रमाण वाढविणारे वाण विकसित करता येतात. याचा मोठा उपयोग बायोफोर्टिफिकेशन कार्यक्रमामध्ये होत असून भविष्यात कुपोषण कमी करण्यासाठी ही अत्यंत महत्त्वाची दिशा मानली जात आहे..अचूक शेतीमध्ये वाढता वापरप्रिसिजन अॅग्रिकल्चरमध्ये मेटाबोलोमिक्सची भूमिका वेगाने वाढत आहे. यामुळे पोषणतुटीचे लवकर निदान, खतांचा कार्यक्षम वापर, सिंचन व्यवस्थापन, जैवउत्तेजकांच्या परिणामांचे मूल्यांकन तसेच उत्पादनाच्या गुणवत्तेचे वैज्ञानिक पद्धतीने निरीक्षण करणे शक्य होते..कृत्रिम बुद्धिमत्ता आणि मेटाबोलोमिक्सआज मेटाबोलोमिक्समध्ये तयार होणारा माहितीसाठा अत्यंत मोठा असतो. त्यामुळे कृत्रिम बुद्धिमत्ता , मशीन लर्निंग , बिग डेटा विश्लेषण आणि जैवमाहितीशास्त्र यांच्या साहाय्याने लाखो जैवरासायनिक माहितीचे अचूक विश्लेषण करून सुधारित वाणांची निवड अधिक वेगाने करता येते. यांचा वापर करून लाखो जैवरासायनिक माहितीचे विश्लेषण केले जात आहे. त्यामुळे सुधारित वाणांची निवड अधिक वेगाने करता येत आहे..भारतातही संशोधनाला वेगभारतातील विविध कृषी संशोधन संस्था, विद्यापीठे आणि संशोधन प्रयोगशाळांमध्ये धान्ये, कडधान्ये, तेलबिया, ऊस, द्राक्षे, फळपिके व औषधी वनस्पतींवर मेटाबोलोमिक्स आधारित संशोधन सुरू आहे. कृषी संशोधन संस्थांमध्ये वनस्पती मेटाबोलोमिक्सवरील राष्ट्रीय कार्यशाळा आयोजित करून संशोधकांना या अत्याधुनिक तंत्रज्ञानाचे प्रशिक्षण देण्यात आले आहे..भविष्यातील दिशाआगामी काळात मेटाबोलोमिक्स, जीनोमिक्स, ट्रान्सक्रिप्टोमिक्स आणि प्रोटिओमिक्स यांचा एकत्रित वापर करून हवामान बदलास तोंड देणारी, अधिक उत्पादनक्षम, पौष्टिक आणि रोगप्रतिकारक्षम पिके विकसित करण्याचे संशोधन अधिक वेगाने होणार आहे. हे तंत्रज्ञान केवळ प्रयोगशाळांपुरते मर्यादित न राहता कृषी विद्यापीठे, संशोधन संस्था आणि बियाणे उद्योग यांच्या माध्यमातून थेट शेतकऱ्यांच्या शेतीपर्यंत पोहोचण्याची अपेक्षा व्यक्त केली जात आहे.- श्रीकृष्ण नरळे, ९१४६९७६०९८(पीएचडी संशोधक विद्यार्थी, जीवरसायनशास्त्र विभाग, महात्मा फुले कृषी विद्यापीठ, राहुरी (अहिल्यानगर).ॲग्रोवनचे सदस्य व्हाशॉपिंगसाठी 'सकाळ प्राईम डील्स'च्या भन्नाट ऑफर्स पाहण्यासाठी क्लिक करा.Read the Latest Agriculture News in Marathi & Watch Agriculture videos on Agrowon. Get the Latest Farming Updates on Market Intelligence, Market updates, Bazar Bhav, Animal Care, Weather Updates and Farmer Success Stories in Marathi.ताज्या कृषी घडामोडींसाठी फेसबुक, ट्विटर, इन्स्टाग्राम , टेलिग्रामवर आणि व्हॉट्सॲप आम्हाला फॉलो करा. तसेच, ॲग्रोवनच्या यूट्यूब चॅनेलला आजच सबस्क्राइब करा.
