चेतन शिंदे, गौरी आंधळे

Agricultural Innovation : मानवी आहाराची मुलभूत गरज भागविण्यासाठी विविध पिकांच्या उत्पादनावर भर दिला जातो. पिकाच्या उत्पादन वाढीसाठी तंत्रज्ञानामध्ये सातत्याने विकास केला जातो. या प्रक्रियेमध्ये विविध पिकांच्या सुधारीत व संकरित वाणांची निर्मिती, रासायनिक खतांचा वापर आणि प्रसार केला गेला. भारतामध्ये डॉ. एम. एस. स्वामिनाथन यांचे मोलाचे योगदान आहे.

मात्र १९६० पासून आतापर्यंत चांगली उत्पादकता देणारी पिकेही एका स्थिर पातळीपर्यंत पोचली आहेत. एका बाजूला लोकसंख्या व अन्नधान्यांची मागणी सातत्याने वाढत असताना संकरित वाणातही येत असलेली ‘उत्पादन स्थिरता’ (yield plateau) ही महत्त्वाची समस्या ठरत आहे.

या उत्पादन स्थिरतेमागील विविध कारणांचा विचार करून ते दूर करण्यासाठी जगभरातील कृषी शास्त्रज्ञ प्रयत्न करत आहेत. त्याच प्रक्रियेमध्ये एका बाजूला पृथ्वीवरील तावरण, किरणे, रसायने यांसह वातावरण बदलांचा होणारा परिणामही तपासला जात आहे, तर दुसऱ्या बाजूला अवकाशामध्ये नवीन वाण तयार करण्याच्या शक्यतांवरही काम केले जात आहे. त्यातूनच चीन येथील शास्त्रज्ञांनी अंतराळातील प्रजनन (स्पेस ब्रिडींग) ही संकल्पना पुढे आणली आहे. त्यांच्या दाव्यानुसार पृथ्वीवर उत्पादन वाढीदरम्यान येणाऱ्या विविध मर्यांदांवर मात करणे शक्य होईल.

अंतराळ प्रजनन (स्पेस ब्रिडिंग) म्हणजे काय?

पिकातील जनुकांचे उत्परिवर्तन (म्युटेशन) करण्यासाठी अंतराळातील विविध किरणे (कॉस्मिक रेडिएशन) आणि सूक्ष्म गुरुत्वाकर्षणासाठी (मायक्रोग्रॅव्हिटी) बियाणे किंवा वाण ठेवले जातात. या संकल्पनेलाच स्पेस ब्रीडिंग, एव्हिएशन ब्रिडिंग, स्पेस टेक्नॉलॉजी ब्रिडिंग किंवा स्पेस म्युटाजेनेसिस या नावानेही ओळखले जाते.

या प्रजनन तंत्रज्ञानामध्ये जैवतंत्रज्ञान, आधुनिक कृषी तंत्रज्ञान आणि अंतराळ तंत्रज्ञानाचा मेळ शेती प्रक्रियेसोबत घातला जातो. अंतराळातील वेगळ्या वातावरणरहित स्थिती व अन्य किरणांच्या सातत्याने होणाऱ्या माऱ्यामुळे वनस्पती पृथ्वीपेक्षा वेगळ्याच वातावरणात असतात. या तीव्र वातावरणामध्ये तग धरण्याच्या दृष्टीने स्वतःमध्ये बदल घडवतात. त्यातून त्यांच्या आनुवांशिकतेतही बदल घडू शकतात.

त्यातून तयार होणारी जनुकांच्या कार्यशैलीतील भिन्नता ही पृथ्वीवरील वातावरणामध्ये पारंपरिक पद्धतींने शक्य होणार नाही. तयार होणारी ही विविधताच पिकांच्या विविध नव्या जातींच्या पैदाशीसाठी मौल्यवान संसाधन ठरते. अंतराळातील या उत्परिवर्तनास कारणीभूत मुख्य घटकांमध्ये उच्च-ऊर्जा विकिरण (हाय एनर्जी रेडिएशन) म्हणजे वैश्विक किरण, वजनहीनता (वेटलेसनेस), असामान्य चुंबकीय क्षेत्र, निर्वात पोकळी (व्हॅक्यूम) आणि येणारे अन्य ताण यांचा समावेश होतो.

स्पेस ब्रिडिंगने विकसित केलेल्या पिकांना अंतराळातील पिके किंवा प्रजाती (कॉस्मिक क्रॉप्स किंवा स्पेसीज) असेही म्हणतात. या प्रक्रियेमध्ये पिकांच्या अंतर्गतच बदल होतात. बाहेरून कोणतीही नवी जनुके टाकली जात नाहीत. त्यामुळे या वाणांना ‘नॉन ट्रान्सजेनिक’ पिके म्हणून मान्य केले जाते.

स्पेस ब्रिडिंगची साधारण प्रक्रिया :

बिया / सूक्ष्मजीव/जैविक साहित्य

अवकाशात उपग्रहाच्या मदतीने प्रक्षेपित करणे.

सूक्ष्म गुरुत्वाकर्षण (मायक्रोग्रॅव्हिटीचा) आणि ‘कॉस्मिक रे’ मध्ये वनस्पती व तिचे अवयव ठेवणे.

किरणांच्या माऱ्यामुळे वनस्पतींमध्ये उत्परिवर्तन (स्पेस म्युटाजेनेसिस) होते.

जैविक साहित्य पृथ्वीवर परत आणणे

पृथ्वीच्या वातावरणामध्ये वनस्पतींमध्ये घडलेल्या उत्परिवर्तित बाबींमध्ये आवश्यकतेनुसार वाढ करणे.

तयार झालेल्या बदलांतून उत्तम वैशिष्ट्य़े असलेल्या नव्या वाणांची निवड पद्धतीने अधिक विकास करणे.

नव्या वाणांची लागवड व बीजोत्पादन करून प्रसारायोग्य साहित्याची निर्मिती करणे.

सुधारित वाण

अंतराळातील तीव्र वातावरणामुळे वनस्पतींच्या जैविक घटकांमध्ये होणारे बदल.

पेशीच्या आकारात बदल.

पेशीचा आकार आणि प्रसार/भिन्नता.

पेशीचे विभाजन.

गुणसूत्र संख्या आणि व्यवस्थेतील बदल (क्रोमोसोमल अब्रेशन).

फायदे

१. कमी वेळेत कृषी उत्पादनांची गुणवत्ता सुधारते.

२. पीक उत्पादनासाठी आर्थिकदृष्ट्या महत्त्वाच्या गुणवत्ता व वैशिष्ट्य़ांचा अंतर्भाव करणे शक्य.

३. निसर्गात दुर्मिळ किंवा पारंपरिक पद्धतींनी अवघड आणि अशक्य असे वाणांचे नवीन प्रकार तयार करणे शक्य.

तोटे

१. एखाद्या गुणसूत्रामध्ये हानिकारक उत्परिवर्तनाचीही शक्यता लक्षात घ्यायला हवी.

२. पैदास कार्यक्रमाची अंमलबजावणी खूप खर्चिक आहे.

३. उच्च तांत्रिक साहाय्याची आवश्यकता असून, अनेक गरीब आणि विकसनशील देशांमध्ये त्याची उपलब्धताच नाही. त्यामुळे या बाबत त्यांचे विकसित देशांवरील अवलंबित्व वाढण्याची शक्यता आहे.

४. अंतराळ प्रजननामुळे निर्माण होणाऱ्या उत्पादनांचा जनुकीय सुधारीत श्रेणीमध्ये अंतर्भाव नसला तरी लोकांच्या मनात एक भीती आणि नैतिक चिंता राहू शकते.

५. दूर अंतरामुळे आवश्यक त्या सुधारणा करण्यात समन्वय व अन्य समस्या निर्माण होऊ शकतात.

निष्कर्ष

पिकांच्या नव्या अधिक सक्षम पिकांच्या वाण व जातींच्या विकासासाठी ‘स्पेस ब्रीडिंग’ हे अत्यंत महत्त्वाचे ठरणार आहे. ज्या बाबी पृथ्वीच्या वातावरणात शक्य नाहीत, त्याही करणे शक्य होईल. हे तंत्रज्ञान केवळ पिकांच्या नव्या जातींच्या विकासासाठीच नव्हे, तर सजीवांवरील भविष्यातील वाढत्या विकिरणांचे परिणाम जाणण्यासाठी उपयुक्त ठरतील.

फक्त त्यासाठी सध्या उपलब्ध पिकांच्या व अन्य वनस्पतीच्या जनुकीय संरचना आणि त्यांच्या आरएनए रेणूंचे संच (जिनोम आणि ट्रान्सक्रिप्ट), आनुवंशिक मार्कर (जेनेटिक मार्कर), एसएनपीएस (सिंगल न्यूक्लियोटाइड पॉलिमॉर्फिझम) इ. बाबी सखोलपणे जाणून घेण्याची आवश्यकता आहे. त्यानंतर अवकाशातील किरणोत्सर्ग व तीव्र वातावरणामुळे होणारे आनुवंशिक बदल समजून घेता येतील.

चीनमध्ये अंतराळ प्रजननाद्वारे विकसित केलेले वाण

अ. क्र. पिके वाण विकसित गुणधर्म

१ गहू लुयुअन -५०२, एसपी ८५८१, एसपी ०२२५ आणि एसपी ७९८, एसपी ८७२४ आणि एसपी २२९० उच्च उत्पादन (स्थानिक जातींपेक्षा ११% जास्त), उच्च स्थिर, दुष्काळ आणि मुख्य रोगांना सहनशील. लवकर परिपक्वता, रोग प्रतिकार, आणि मजबूत ग्लूटेन. मोठे अणकुचीदार बटू गहू, ओंबीची लांबी १५ सेंमीपेक्षा जास्त.

२. तांदूळ -स्पेस राइस (स्वर्गातील तांदूळ) ते यू हैंग १, यू हैंग १, हुआ हैंग १, यू हैंग १४८, यू हैंग २, लियांग यू हैंग २, पेई ज़ा ताई फेंग, पेई ज़ा हैंग ७, शेंग बा सी मियाओ, जिन हैंग सी मियाओ, हुआ हैंग सी मियाओ , यू हैंग १, झे १०१, झोंग ज़ाओ २१, झोंग झे यू १, हैंग हुई ८, आर८००७ और हैंग तियान ३६ रोग आणि हवामान बदलासाठी लवचिक, मजबूत पुनर्संचयित क्षमता, उच्च कोंबिंग क्षमता, चांगला करपा रोगांसाठी प्रतिकारक, उत्कृष्ट धान्य गुणवत्ता असलेल्या पुनर्संचयित रेषा.

३. भोपळा जायंट पम्पकिन सुपर हायब्रीड मोठ्या आकाराचे फळ

४. अळिंबी (खाण्यायोग्य) नॉन्गत्यु-१ स्थानिक वैशिष्ट्यांसह भरपूर सुगंध, अधिक ्पादकता.

५. कापूस झ्होंग मीअन ४२ आणि झ्होंग मीअन ५० -

६. तीळ झोंगझी ११ आणि झोंगझी १३ -

७. हिरवी मिरची यू जिओ १, यू जिओ २, यू जिओ ३, यू जिओ ४ आणि लोंगजियाओ ९ -

८. टोमॅटो यू फॅन १ आणि यू फॅन २ -

९. गवत नॉन्ग जिंग ११ -

(स्रोत:- लिऊ एट अल., २००७, टीप - काही उत्परिवर्तित जातींची वैशिष्ट्य़े अद्याप उघड केलेली नाहीत)

अंतराळ प्रजननाची मुख्य उद्दिष्टे

जैविक आणि अजैविक तणावासारख्या कठोर परिस्थितींमध्ये पिकांची लवचिकता वाढवणे.

अंतराळ संशोधनात मदत करण्यासाठी उच्च उत्पन्न देणारी पिके तयार करणे.

पिकांच्या आनुवंशिक विविधतेला प्रोत्साहन देण्यासाठी नवीन आनुवंशिक उत्परिवर्तन आणि रूपे घडवणे.

अशी झाली सुरुवात...

चीनमधील शास्त्रज्ञांनी १९८७ मध्ये सुरुवातीला कृषी उत्परिवर्तन विकासासाठी अंतराळ प्रजनन ही नावीन्यपूर्ण पद्धत सादर केली. अंतराळातील प्रवासामध्ये उघड्या ठेवलेल्या वनस्पती व बियाणांमध्ये जनुकीय उत्परिवर्तनाचा दर पृथ्वीच्या तुलनेत शेकडो पटीने जास्त राहू शकतो, हे जियांग झिंगकून यांनी केलेल्या प्रयोगातून दिसून आले.

चीनने १९८७ मध्ये उच्च-उंचीवरील बलून वापरून ‘ड्रॅगन मिरची २’ या मिरचीची प्रजाती अंतराळात प्रथमच पाठवली होती. त्यानंतरही या बाबत प्रयोग, अभ्यास सातत्याने केले गेले. ९ सप्टेंबर २००६ रोजी चीनने अवकाशातील वनस्पती प्रजननासाठी ‘शिजियान-८ हा त्यांचा पहिला उपग्रह प्रक्षेपित केला.

त्यामध्ये १५२ विविध वनस्पतींच्या प्रजातीच्या सुमारे २०२० वनस्पती होत्या. २०१७ च्या अखेरीस, चीनने उच्च-उंचीवरील फुगे आणि शेन्झोऊ अंतराळयान या सोबतच पुनर्प्राप्त करण्यायोग्य उपग्रहांसंदर्भात १३ प्रयोग केले. त्यातून ७० पेक्षा जास्त विविध प्रकारची पीक अंतराळ कक्षेत प्रक्षेपित केली गेली.

- चेतन शिंदे, ७९७२८९२०९०

- गौरी आंधळे, ९७६३८७९११४

(आचार्य पदवी विद्यार्थी, जनुकीय व वनस्पती पैदासकार शास्त्र, महात्मा फुले कृषी विद्यापीठ, राहुरी. )