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

तंबाकूच्या रोपांना मिळाले चिरतारूण्य

तंबाकूच्या रोपांना मिळाले चिरतारूण्य

हिरव्यागार पानांचे आठ वर्षे जुने, साडेसहा मीटर उंच तंबाकूचे रोप मिळवले जनुकिय सुधारणेतून
बायोमास निर्मितीसाठी संशोधन ठरेल उपयुक्त

साधारणपणे तंबाकूची रोपे तीन ते चार महिन्यासाठी जगतात, त्यानंतर फुले आल्यानंतर काही कालावधीत मरून जातात. मात्र जर्मनीतील संशोधकांनी तंबाकूची ही रोपे अधिक काळ जगविण्यासाठी आणि अधिक वाढ मिळविण्यासाठी जनुकिय संशोधन केले आहे. त्यातून तंबाकू्च्या रोपातील फुलावर येण्याची प्रक्रिया लांबवली आहे. त्यामुळे ही रोपे अधिक काळ जिवंत राहणार असून वाढत राहतात. या संशोधनामुळे जैवइंधनासाठी बायोमास उपलब्ध होण्यास मदत होईल. 
तीन ते चार महिन्याच्या कालावधीमध्ये तंबाकूची रोपे एक ते जास्तीत जास्त दोन मीटर उंचीपर्यत वाढतात. त्याच्या पानांचा आकारही मर्यादीत असतो. फुले  आल्यानंतर तंबाकूंचे रोप मरून जाते. या पिकाच्या जनुकिय माहितीवर फ्राऊनहॉपर इन्स्टिट्यूट फॉर मॉलेक्युलर बायोलॉजी ऍण्ड ऍप्लाईड इकॉलॉजी (आयएमई) येथील संशोधक संशोधन करत होते. या संशोधनात रोपे अंकुरल्यानंतर फुलावर येईपर्यंतची स्थिती रोखण्यासाठी आवश्यक जनुकिय माहितीची उपलब्ध झाली आहे. त्यामुळे या रोपातील वाढीवर बंधने आणणाऱ्या घटकांना रोखणे शक्य होणार आहे. ही रोपे अधिक काळ तरूण राहण्यास, वाढीस मदत मिळणार आहे. या संशोधनाविषयी माहिती देताना संशोधक डिर्क प्रुफेर यांनी सांगितले, की आमच्या पहिल्या तंबाकू रोपांपैकी एक रोप हे आठ वर्षे इतके जूने आहे. त्यानंतरही ते जिवंत असून चांगल्या प्रकारे वाढत आहे. सातत्याने त्याची छाटणी करण्यात येत असून सध्या त्याची उंची साडेसहा मीटर इतकी आहे. त्याची काडीही दहा सेंटीमीटरइतक्या जाडीची झाली आहे. ज्या हरितगृहाच्या उंचीच्या मर्यादेमुळे झाडाची उंचीही मर्यादित ठेवली आहे. अन्यथा ती अधिक ठेवणे शक्य आहे. 
सामान्य तंबाखूच्या रोपांना काडीच्या एकदम खालून पाने येण्यास सुरवात होते. त्यानंतर काही दिवसात ती पिवळी पडून गळतात. त्याचवेळी नवी जनुकिय सुधारीत रोपांची पाने आरोग्यपूर्ण आणि हिरवी राहतात. जणू त्यांना तारूण्याचे वरदान मिळाले आहे.


कोट ः
तंबाकूच्या फुलावर येण्यासाठी कारणीभूत असलेल्या जनुकांतील माहितीमध्ये बदल करण्यात आला आहे. यासाठी जनुकिय माहिती पोचवण्यासाठी सूक्ष्म जीवांचा वापर केला आहे. या सुधारीत जनुकामुळे ही रोपे फुलावर येत नाहीत. आणि फुलावर येत नाहीत, तोवर त्यांची वाढ होत राहणार आहे.
-डिर्क प्रुफेर, संशोधक, आयएमई

अधिक बायोमास निर्मितीसाठी

- हे तंत्र अन्य पिकामध्येही वापरणे शक्य असून जपानमधील एक रसायन उद्योग बटाटा रोपावर या तंत्राचे प्रयोग करत आहे. बटाट्यातून अधिक प्रमाणात स्टार्च उपलब्ध होण्यासाठी हे संशोधन महत्त्वाचे ठरणार आहे.
- या पद्धतीतून साधापणपणे 2050 सालापर्यंत प्रति हेक्टर उत्पादनामध्ये दुपटीने वाढ करणे शक्य होणार असल्याचा दावा जर्मनीतील जैवअर्थविषयक परिषदेने केला आहे.
- ज्या पिकामध्ये फुलांचे फारसे महत्त्व नाही, अशा पिकामध्ये ( उदा. शुगर बीट) या तंत्रज्ञानाचा वापर फायदेशीर ठरणार आहे. ज्या पिकामध्ये फुले आणि त्यातून फळे, बिया यांचे उत्पादन घेतले जाते, तिथे हे तंत्र वापरणे शक्य नाही.
- तसेच या प्रकारामध्ये फुले येत नसल्याने अमर्यादीत संख्येने वाढ होऊन पर्यावरणात मिसळण्याचा धोका नाही.

भविष्य संशोधनाचे...

भविष्यात वनस्पतीची वाढ मर्यादित ठेवणारे गुणधर्म बियामध्येच रसायनांच्या साह्याने रोखणे शक्य होईल. त्यामुळे प्रत्येकवेळी पिकाच्या जनुकिय गुणधर्मामध्ये बदल करण्याची आवश्यकता राहणार नाही. ही रोपे आपल्या सामान्य पिक पद्धतीत लागवड करणे शक्य होईल. त्यासाठी जनुकांचे गुणधर्माविषयी अधिक माहिती उपलब्ध होण्याची आवश्यकता राहिल. पुढील वर्षापासून या रोपाच्यां लागवडीचे प्रयोग करण्यात येणार असून सामान्य रोपाप्रमाणेच यांचा लागवड करण्यात येईल. 


फोटोओळ -संशोधक डिर्क प्रुफेर आपल्या सहकाऱ्यांसह हरितगृहातील तंबाकू रोपांसोबत ( सहकाऱ्यामध्ये उजवीकडे गुंडूला नोल आणि डावीकडे लेना हॅऱिग )