डावीकडून उजवीकडे - ScGAI हे जनुक स्थगित केलेले, सामान्य आणि ScGAI जुनकांची कार्यक्षमता वाढवल्यानंतरचे रोप दिसत आहे. (स्रोत ः राफायल गार्सिया तावारेस )

जनुकीय सुधारणेने उसाच्या वाढीचा वेग वाढवणे शक्य

उसातील ScGAI या जनुकाची कार्यक्षमता स्थगित करून, उसाच्या वाढीचा वेग वाढवणे शक्य असल्याचे संशोधकांना आढळले आहे. या संशोधनातून विकसित झालेल्या जातींची वाढ वेगाने होते. परिणामी अधिक जाडीचा ऊस आणि बायोमास उपलब्ध होऊन इथेनॉल उत्पादनाला फायदा मिळू शकतो. हे संशोधन जर्नल ऑफ एक्सपेरिमेंटल बॉटनी मध्ये प्रकाशित करण्यात आले.

गेल्या काही वर्षापासून आंतरराष्ट्रीय पैदास कार्यक्रमामध्ये कीड रोग प्रतिकारक, अधिक उत्पादनक्षम जातींच्या विकासाकडे प्रामुख्याने लक्ष दिले जात होते. त्यात इथेनॉलच्या निर्मितीच्या अनुषंगाने अलिकडे बायोमास हा अत्यंत महत्त्वाचा घटक ठरत आहे. कारण कोणत्याही उसाच्या खोडामध्ये  शर्करा (सुक्रोज) साठवणीवर शरीरशास्त्रीय मर्यादा आहेत. त्या खोडाच्या वाढ अधिक होण्यातूनच अधिक साखर किंवा बायोमासमधून इथेनॉलचे उत्पादन होऊ शकणार आहे. त्याविषयी ब्राझील येथील युनिव्हर्सिटी ऑफ कॅम्पीनास च्या जीवशास्त्र विभागातील प्रो. मार्सेलो मेनोस्सी यांनी सांगितले, की दोन जातींच्या संकरातून नवीन जात  निर्माण करण्याच्या पारंपरिक पैदास कार्यक्रमांमध्येही मर्यादा आहेत. त्या तुलनेमध्ये जनुकीय सुधारीत जातीं निर्माण करण्याची आवश्यकता वाढत आहे.

ब्राझील, ऑस्ट्रेलिया, जर्मनी या देशांतील संशोधन संस्थांचा सहभाग असलेल्या या संशोधनामध्ये उसाच्या वाढीवर नियंत्रण ठेवणारे जनुक  ScGAI हे ओळखण्यात आले. या जनुकाच्या कार्यावर बंधने आणून ऑस्ट्रेलियामध्ये वेगळी जात विकसित करण्यात आली. त्यामुळे उसाची जाडी वाढली. त्यातील कार्बनच्या रचनेमध्ये बदल केल्याने अंतर्गत साठवण संरचना बदलली गेली. मेनोस्सी म्हणाले की, पारंपरकि पैदास प्रक्रियेच्या तुलनेने जनुकीय पद्धतीने लवकर नवीन जात विकसित करणे शक्य झाले. या जातीमुळे जैवइंधन व ऊर्जा निर्मितीसाठी उसाची पक्वता वेगाने होते. अधिक बायोमास मिळते.

असे आहे संशोधन...
मेनोस्सी यांचे पी. एचडी चे विद्यार्थी राफायल ग्रासिया तावारेस यांना अभ्यासामध्ये उसाच्या वाढीसाठी आवश्यक संजीवकांच्या (उदा. इथिलीन आणि जिब्रेलिन्स) निर्मितीच्या प्रक्रियेवर ScGAI  हे जनुक नियंत्रण ठेवत असल्याचे आढळले. 
१. उसातील DELLA या प्रथिनांच्या वेगवान विघटनाला चालना देऊन उसाची पक्वता वेगाने करण्यासाठी जिब्रेलिन्स वापरले जाते.
२. इथिलिन हे उसाच्या पकवतेच्या स्थितीमध्ये वापरले जाते. या काळात शाकीय वाढीच्या तुलनेमध्ये उसातील सुक्रोजचे प्रमाण वाढवण्यामध्ये ते मोलाची मदत करते. ते जिब्रेलिन्सच्या विरोधामध्ये DELLA प्रथिनांच्या स्थिरीकरण करते. अर्थात, या साऱ्या ऊस विकासाच्या प्रक्रियांमध्ये DELLA या प्रथिनांची नेमकी भूमिका अद्याप माहित नसल्याचे मेनोस्सी यांनी सांगितले.

जनुकांच्या बदलाच्या पद्धतीसाठी पेटंट ः
- DELLA प्रथिनांच्या नेमक्या कार्याविषयी (विशेषतः ऊस विकासातील) जाणून घेण्यासाठी प्रयोग करण्यात आले. त्यासाठी ScGAI  या जनुकांच्या कार्यामध्ये बदल करण्यात आले.
१. काही लाईन्समध्ये ScGAI जनुक स्थगित (सायलेन्स) करून DELLA प्रथिनांचे उत्पादन कमी केले. अन्य प्रथिनांच्या विघटन थांबवले. ही प्रथिने वनस्पतीच्या विकासामध्ये महत्वाची असतात.
२. काही लाईन्समध्ये जनुक अधिक कार्यक्षम करण्यात आले. उद्देश ः परिणामी DELLAs प्रथिनांचे उत्पादन वाढेल आणि ते स्थिर होऊन अन्य वाढीला चालना देणाऱ्या अन्य प्रथिनांचे विघटन करेल.
 चार महिन्यापर्यंत या दोन्ही वनस्पतींच्या वाढीच्या तुलनात्मक अभ्यास करण्यात आला. त्यात ScGAI ची कार्यक्षमता वाढवलेल्या उसाची वाढ खुंटलेली आढळली, पेरांची लांबी कमी राहिली. ScGAI स्थगित केलेल्या उसाची उंची वाढली. पेरातील अंतर वाढले. फायटोमर उत्पादन वाढले आणि उसामध्ये कार्बनचे प्रमाणही अधिक राहिले. फायटोमर हे उसाचे पेर, पेराच्या टोकावरील डोळा आणि तिथून फुटलेली पाने यांच्याशी संबंधित असते.

----------------------------
Journal Reference :
    Rafael Garcia Tavares, Prakash Lakshmanan, Edgar Peiter, Anthony O’Connell, Camila Caldana, Renato Vicentini, José Sérgio Soares, Marcelo Menossi. ScGAI is a key regulator of culm development in sugarcane. Journal of Experimental Botany, 2018; 69 (16): 3823 DOI: 10.1093/jxb/ery180
-------------------------
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/29767776