उत्पादकता वाढीसाठी प्रकाश संश्लेषण कार्यक्षमता वाढविण्यावर भर
इल्लिनॉईज विद्यापीठातील संशोधकांनी वाढते तापमान आणि कार्बन डायऑक्साईड पातळीमध्ये उत्पादनामध्ये वाढ करण्यासाठी खाद्य पिकांची प्रकाश संश्लेषणाची कार्यक्षमता वाढविण्यावर भर दिला आहे. यासाठी त्यांनी जनुकीय तंत्रज्ञानाची मदत घेतली असून, कमी कालावधीमध्ये तीव्र स्थितीतही अधिक उत्पादन देणाऱ्या जातींचे विकसन शक्य होणार आहे. हे संशोधन प्रोसिडिंग्स ऑफ दी रॉयल सोसायटी बी. बायोलॉजीकल सायन्सेस मध्ये प्रकाशित करण्यात आले आहे.
जागतिक लोकसंख्या वाढ, शहरीकरण आणि बदलत्या तापमानामुळे येत्या भविष्यामध्ये लोकांसाठी खाद्य पिकांचे नियोजन करताना उत्पादकतेचा विचार महत्त्वाचा ठरणार आहे. साधारणतः २०५० पर्यंत जागतिक लोकसंख्येला पुरेल एवढे खाद्य तयार कऱण्यासाठी भात, गहू, सोयाबीन आणि मका या चार प्रमुख पिकांच्या उत्पादनामध्ये ८७ टक्केपेक्षा अधिक वाढ करण्याची आवश्यकता आहे. त्याच वेळी पुढील ३० वर्षामध्ये तापमानामध्ये व कार्बन डायऑक्साईडच्या प्रमाणामध्ये वाढ होणार आहे. या पर्यावरणातील बदलाला पिके आपल्यातील नैसर्गिक बदलाद्वारे (उत्त्कांती) तग धरण्याचा प्रयत्न करतील. मात्र, हा वेग लोकसंख्येच्या वेगाशी मेळ खाऊ शकणार नाही. पारंपरिक पद्धतीने या गुणधर्माच्या जाती विकसित करण्यासाठी सुमारे २० ते ३० वर्षाचा कालावधी लागू शकतो. आपल्या संशोधनाविषयी माहिती देताना इल्लिनॉईज विद्यापीठातील पीक शास्त्रज्ञ स्टिफन लॉंग यांनी सांगितले, की शेतकऱ्यांच्या शेतामध्ये पुढील वीस वर्षासाठी योग्य ठरेल असे तंत्रज्ञान विकसित करण्यासाठी आपल्याला प्रयत्न करावे लागतील. भात आणि सोयाबीन या पिकातील प्रकाश संश्लेषणाचा दर हा दोन घटकांद्वारे ठरवला जातो.
१. कार्बन डायऑक्साईड पकडणाऱ्या विकराला रुबिस्को म्हणतात. वातावरणातील कार्बनडायऑक्साईडचे प्रमाण कमी आणि तापमान अधिक असताना रुबिस्को गफलत करतो. तो कार्बनडायऑक्साईडऐवजी ऑक्सिजनचा वापर करतो. या प्रक्रियेतून वातावऱणामध्ये कार्बन डायऑक्साईड सोडला जातो. कार्बनडायऑक्साईडचे प्रमाण अधिक असताना प्रकाश संश्लेषणाचा वेग वाढत असला तरी रुबिस्कोकडून कार्बनडायऑक्साईडचे रुपांतर कर्बोदकांमध्ये केले जाते. यांचा वापर धान्य, फळे आणि शाकीय वाढीसाठी ऊर्जा म्हणून होतो. वाढत्या तापमानामध्ये रुबिस्कोच्या कार्यात अडथळा येतो. भविष्यातील वाढते तापमान आणि कार्बनडायऑक्साईडची पातळी या दोन्ही मुद्द्यासाठी कारणीभूत रुबिस्कोवर सध्या संशोधन करण्यात येत आहे. अशा वातावरणामध्ये कार्य करू शकणाऱ्या विविध सजीवातील रुबिस्को मिळवून त्यांचे प्रयोग करण्यात येत आहेत.
२. प्रकाश संश्लेषणाच्या दरावर परीणाम करणारा दुसरा एक घटक म्हणजे कार्बनडायऑक्साईडचे ग्रहण करणारे पानातील मुलद्रव्य (आरयूबीपी).वाढत्या कर्बवायूच्या प्रमाणामध्ये ग्रहणावर मर्यादा घालण्याचे काम त्यांच्या कडून होते.
----
संशोधनाने घेतलाय वेग
वरील दोन्ही मर्यादावर मात करण्यासाठी संशोधकांनी गणितीय प्रारुप विकसित केले आहेत. त्या द्वारे प्रकाश संश्लेषण प्रक्रियेमध्ये नायट्रोजनच्या विभाजनामध्ये काही बदल केल्यास अधिक कर्बोदके उपलब्ध होऊ शकतील. हे अधिक तापमान आणि कार्बनडायऑक्साईडमध्ये शक्य असून, त्यासाठी अतिरीक्त नत्राद्वारे प्रकाश संश्लेषणाची आवश्यकता नाही.
- सध्या या प्रारुपाच्या प्रत्यक्ष शेतामध्ये चाचण्या घेण्यात येत आहेत. जनुकिय सुधारणांद्वारे तंबाखुतील आरयुबीपीच्या निर्मिती प्रक्रियेला वेग देण्यात आला. त्यामुळे प्रकाश संश्लेषण आणि उत्पादनामध्ये वाढ झाल्याचे दिसून आले.
- दुसऱ्या टप्प्यामध्ये पुरक खाद्य असलेल्या पिकांमध्ये नियंत्रित वातावऱणामध्ये चाचण्या करण्यात येणार आहेत. या नियंत्रित चाचण्यामध्ये संभाव्य वातावरण व दीर्घ ताण निर्माण करण्यात येत आहेत. व्यावसायिक पातळीवर हे संशोधन येण्यासाठी वेळ लागणार असला तरी भविष्यातील उत्पादन वाढीसाठी हे प्रयोग अत्यंत महत्त्वाचे ठरणार आहेत, याच शंका नाही.
------------------
छायाचित्र ः वाढत्या तापमान आणि कार्बन डायऑक्साईडच्या पातळीमध्ये प्रकाश संश्लेषणाचा कार्यक्षमता वाढवलेली जनुकिय सुधारीत तंबाखुची रोपे. (स्रोत ः स्टिफन लॉंग)
-----------------------------------------------------------
जर्नल संदर्भ ः
Johannes Kromdijk, Stephen P. Long. One crop breeding cycle from starvation? How engineering crop photosynthesis for rising CO2and temperature could be one important route to alleviation. Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences, 2016; 283 (1826): 20152578 DOI: 10.1098/rspb.2015.2578
000
इल्लिनॉईज विद्यापीठातील संशोधकांनी वाढते तापमान आणि कार्बन डायऑक्साईड पातळीमध्ये उत्पादनामध्ये वाढ करण्यासाठी खाद्य पिकांची प्रकाश संश्लेषणाची कार्यक्षमता वाढविण्यावर भर दिला आहे. यासाठी त्यांनी जनुकीय तंत्रज्ञानाची मदत घेतली असून, कमी कालावधीमध्ये तीव्र स्थितीतही अधिक उत्पादन देणाऱ्या जातींचे विकसन शक्य होणार आहे. हे संशोधन प्रोसिडिंग्स ऑफ दी रॉयल सोसायटी बी. बायोलॉजीकल सायन्सेस मध्ये प्रकाशित करण्यात आले आहे.
जागतिक लोकसंख्या वाढ, शहरीकरण आणि बदलत्या तापमानामुळे येत्या भविष्यामध्ये लोकांसाठी खाद्य पिकांचे नियोजन करताना उत्पादकतेचा विचार महत्त्वाचा ठरणार आहे. साधारणतः २०५० पर्यंत जागतिक लोकसंख्येला पुरेल एवढे खाद्य तयार कऱण्यासाठी भात, गहू, सोयाबीन आणि मका या चार प्रमुख पिकांच्या उत्पादनामध्ये ८७ टक्केपेक्षा अधिक वाढ करण्याची आवश्यकता आहे. त्याच वेळी पुढील ३० वर्षामध्ये तापमानामध्ये व कार्बन डायऑक्साईडच्या प्रमाणामध्ये वाढ होणार आहे. या पर्यावरणातील बदलाला पिके आपल्यातील नैसर्गिक बदलाद्वारे (उत्त्कांती) तग धरण्याचा प्रयत्न करतील. मात्र, हा वेग लोकसंख्येच्या वेगाशी मेळ खाऊ शकणार नाही. पारंपरिक पद्धतीने या गुणधर्माच्या जाती विकसित करण्यासाठी सुमारे २० ते ३० वर्षाचा कालावधी लागू शकतो. आपल्या संशोधनाविषयी माहिती देताना इल्लिनॉईज विद्यापीठातील पीक शास्त्रज्ञ स्टिफन लॉंग यांनी सांगितले, की शेतकऱ्यांच्या शेतामध्ये पुढील वीस वर्षासाठी योग्य ठरेल असे तंत्रज्ञान विकसित करण्यासाठी आपल्याला प्रयत्न करावे लागतील. भात आणि सोयाबीन या पिकातील प्रकाश संश्लेषणाचा दर हा दोन घटकांद्वारे ठरवला जातो.
१. कार्बन डायऑक्साईड पकडणाऱ्या विकराला रुबिस्को म्हणतात. वातावरणातील कार्बनडायऑक्साईडचे प्रमाण कमी आणि तापमान अधिक असताना रुबिस्को गफलत करतो. तो कार्बनडायऑक्साईडऐवजी ऑक्सिजनचा वापर करतो. या प्रक्रियेतून वातावऱणामध्ये कार्बन डायऑक्साईड सोडला जातो. कार्बनडायऑक्साईडचे प्रमाण अधिक असताना प्रकाश संश्लेषणाचा वेग वाढत असला तरी रुबिस्कोकडून कार्बनडायऑक्साईडचे रुपांतर कर्बोदकांमध्ये केले जाते. यांचा वापर धान्य, फळे आणि शाकीय वाढीसाठी ऊर्जा म्हणून होतो. वाढत्या तापमानामध्ये रुबिस्कोच्या कार्यात अडथळा येतो. भविष्यातील वाढते तापमान आणि कार्बनडायऑक्साईडची पातळी या दोन्ही मुद्द्यासाठी कारणीभूत रुबिस्कोवर सध्या संशोधन करण्यात येत आहे. अशा वातावरणामध्ये कार्य करू शकणाऱ्या विविध सजीवातील रुबिस्को मिळवून त्यांचे प्रयोग करण्यात येत आहेत.
२. प्रकाश संश्लेषणाच्या दरावर परीणाम करणारा दुसरा एक घटक म्हणजे कार्बनडायऑक्साईडचे ग्रहण करणारे पानातील मुलद्रव्य (आरयूबीपी).वाढत्या कर्बवायूच्या प्रमाणामध्ये ग्रहणावर मर्यादा घालण्याचे काम त्यांच्या कडून होते.
----
संशोधनाने घेतलाय वेग
वरील दोन्ही मर्यादावर मात करण्यासाठी संशोधकांनी गणितीय प्रारुप विकसित केले आहेत. त्या द्वारे प्रकाश संश्लेषण प्रक्रियेमध्ये नायट्रोजनच्या विभाजनामध्ये काही बदल केल्यास अधिक कर्बोदके उपलब्ध होऊ शकतील. हे अधिक तापमान आणि कार्बनडायऑक्साईडमध्ये शक्य असून, त्यासाठी अतिरीक्त नत्राद्वारे प्रकाश संश्लेषणाची आवश्यकता नाही.
- सध्या या प्रारुपाच्या प्रत्यक्ष शेतामध्ये चाचण्या घेण्यात येत आहेत. जनुकिय सुधारणांद्वारे तंबाखुतील आरयुबीपीच्या निर्मिती प्रक्रियेला वेग देण्यात आला. त्यामुळे प्रकाश संश्लेषण आणि उत्पादनामध्ये वाढ झाल्याचे दिसून आले.
- दुसऱ्या टप्प्यामध्ये पुरक खाद्य असलेल्या पिकांमध्ये नियंत्रित वातावऱणामध्ये चाचण्या करण्यात येणार आहेत. या नियंत्रित चाचण्यामध्ये संभाव्य वातावरण व दीर्घ ताण निर्माण करण्यात येत आहेत. व्यावसायिक पातळीवर हे संशोधन येण्यासाठी वेळ लागणार असला तरी भविष्यातील उत्पादन वाढीसाठी हे प्रयोग अत्यंत महत्त्वाचे ठरणार आहेत, याच शंका नाही.
------------------
छायाचित्र ः वाढत्या तापमान आणि कार्बन डायऑक्साईडच्या पातळीमध्ये प्रकाश संश्लेषणाचा कार्यक्षमता वाढवलेली जनुकिय सुधारीत तंबाखुची रोपे. (स्रोत ः स्टिफन लॉंग)
-----------------------------------------------------------
जर्नल संदर्भ ः
Johannes Kromdijk, Stephen P. Long. One crop breeding cycle from starvation? How engineering crop photosynthesis for rising CO2and temperature could be one important route to alleviation. Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences, 2016; 283 (1826): 20152578 DOI: 10.1098/rspb.2015.2578
000
