कृषि में जैव प्रौद्योगिकी का अनुप्रयोग

भूमिका

कृषि में जैव प्रौद्योगिकी के अनुप्रयोग में आनुवंशिक रूप से संशोधित जीव, बीटी कपास, कीट प्रतिरोधी पौधे जैसी वैज्ञानिक तकनीकें शामिल हैं। यह पौधों, जानवरों और सूक्ष्मजीवों को संशोधित करने और उनकी कृषि उत्पादकता में सुधार करने में मदद करता है। टीके , टिशू कल्चर, जेनेटिक इंजीनियरिंग जैसी तकनीकों का भी उपयोग किया जाता है।

कृषि जैव प्रौद्योगिकी से पहले

1930 और 1960 के दशक के बीच, हरित क्रांति के कारण दुनिया भर में खाद्य उत्पादन में जबरदस्त वृद्धि हुई। इस क्रांति में मूल रूप से उच्च उपज वाली फसल किस्मों का उपयोग, उर्वरकों का बढ़ा हुआ उपयोग और बेहतर सिंचाई विधियां शामिल थीं। हालाँकि हरित क्रांति ने दुनिया भर में खाद्य आपूर्ति को तीन गुना कर दिया, फिर भी यह बढ़ती आबादी के लिए पर्याप्त नहीं थी।

किसानों ने फसल की पैदावार बढ़ाने के लिए कृषि रसायनों (कीटनाशकों और उर्वरकों) का भी उपयोग किया है। हालाँकि, विकासशील देशों में किसानों के लिए कृषि रसायन बहुत महंगे हैं। इन रसायनों के प्रयोग से पर्यावरण प्रदूषण भी बढ़ता है। इसके अलावा, मौजूदा किस्मों और पारंपरिक प्रजनन का उपयोग करके फसल की उपज को और बढ़ाना मुश्किल है।

क्या पौधों की आनुवंशिकी के बारे में हमारे ज्ञान का उपयोग नई किस्में पैदा करने और उपज बढ़ाने के लिए करने का कोई तरीका है? क्या हम कीटनाशकों और उर्वरकों का उपयोग कम कर सकते हैं और अधिक पर्यावरण-अनुकूल दृष्टिकोण अपना सकते हैं? हां, कृषि जैव प्रौद्योगिकी ने आनुवंशिक रूप से संशोधित फसलों को जन्म दिया है जो उपरोक्त सभी समस्याओं का समाधान करती हैं।

आनुवांशिक रूप से रूपांतरित जीव

GMO का मतलब ‘आनुवंशिक रूप से संशोधित जीव’ है। जीएमओ पौधे, जानवर, बैक्टीरिया या कवक हैं जिनके जीन को आनुवंशिक हेरफेर द्वारा संशोधित किया गया है। आनुवंशिक रूप से संशोधित फसलें या जीएम फसलें निम्नलिखित तरीकों से उपयोग की जाती हैं:

• वे सूखा, सर्दी, गर्मी आदि जैसे तनावों के प्रति अधिक सहनशील होते हैं।
• वे कीट-प्रतिरोधी हैं और इसलिए रासायनिक कीटनाशकों पर कम निर्भर हैं।
• आनुवंशिक रूप से संशोधित फसलें फसल के बाद के नुकसान को कम करने में मदद करती हैं।
• वे पौधों द्वारा खनिज उपयोग को बढ़ाने में मदद करते हैं, जिससे मिट्टी की उर्वरता को जल्दी ख़त्म होने से रोका जा सकता है।
• आनुवंशिक रूप से संशोधित फसलों ने पोषण मूल्य बढ़ाया है। उदाहरण – विटामिन ए युक्त चावल।

आनुवंशिक संशोधन उद्योगों को ईंधन, स्टार्च और फार्मास्यूटिकल्स जैसे वैकल्पिक संसाधन प्रदान करने के लिए अनुकूलित पौधे बनाने में भी मदद करते हैं । आइए जीएम फसलों के कुछ उदाहरण देखें और वे कैसे उपयोगी हैं।

बीटी कपास

यह कपास का आनुवंशिक रूप से संशोधित संस्करण है। ‘बीटी’ का अर्थ सूक्ष्म जीव बैसिलस थुरिंजिएन्सिस है। यह सूक्ष्म जीव एक कीटनाशक प्रोटीन या विष उत्पन्न करता है जो अन्य कीड़ों जैसे तम्बाकू बडवर्म, मक्खियाँ, मच्छर, भृंग आदि को मारता है। यह प्रोटीन बैसिलस के लिए विषाक्त क्यों नहीं  है ?

ऐसा इसलिए है क्योंकि यह  बैसिलस में निष्क्रिय (प्रोटॉक्सिन के रूप में) रहता है। यह तभी सक्रिय होता है जब यह कीट की आंत में क्षारीय पीएच के संपर्क में आता है जब कीट इसे निगलता है। सक्रिय विष तब उपकला कोशिकाओं की सतह से जुड़ जाता है और उसमें छिद्र बनाता है। इससे कोशिकाएं सूज जाती हैं और सड़ जाती हैं, जिससे अंततः कीट की मृत्यु हो जाती है।

वैज्ञानिकों ने बैसिलस थुरिंजिएन्सिस  से बीटी विष जीन को अलग किया  और इसे कपास जैसे विभिन्न फसल पौधों में शामिल किया। यह किस्म ‘बीटी कपास’ है। चूंकि अधिकांश बीटी विषाक्त पदार्थ कीट-समूह विशिष्ट होते हैं, इसलिए शामिल किए जाने वाले जीन का चुनाव फसल और लक्षित कीट पर निर्भर करता है। क्राई  नाम का एक जीन टॉक्सिन प्रोटीन के लिए कोड करता है और वहां ऐसे कई जीन होते हैं। उदाहरण के लिए, जीन  CryIAc  और CryIIAb  विषाक्त पदार्थों को कूटबद्ध करते हैं जो कपास के कीड़ों को नियंत्रित करते हैं जबकि जीन  CryIAb ‘मकई छेदक’ कीट को नियंत्रित करते हैं।

कीट प्रतिरोधी पौधे

कई नेमाटोड पौधों, जानवरों और यहां तक ​​कि मनुष्यों जैसे कई मेजबानों पर परजीवी के रूप में रहते हैं। एक विशिष्ट सूत्रकृमि ‘ मेलोइडेगाइन इन्कॉग्निटिया ‘ तम्बाकू के पौधों की जड़ों को संक्रमित करता है और उपज में भारी कमी का कारण बनता है। इस संक्रमण को रोकने के लिए, एक नवीन रणनीति अपनाई गई जो आरएनए हस्तक्षेप (आरएनएआई) की प्रक्रिया पर आधारित है  ।

आरएनएआई सभी यूकेरियोट्स में सेलुलर रक्षा की एक विधि है। इसमें एक पूरक डबल-स्ट्रैंडेड (डीएस) आरएनए द्वारा एक विशिष्ट एमआरएनए को शांत करना शामिल है जो इस एमआरएनए के अनुवाद को बांधता है और रोकता है। पूरक आरएनए वायरस के संक्रमण से आ सकता है जिसमें आरएनए जीनोम या आनुवंशिक तत्व होते हैं जिन्हें ‘ट्रांसपोज़न’ कहा जाता है।वैज्ञानिकों ने इस प्रक्रिया का लाभ उठाया और  एग्रोबैक्टीरियम  वैक्टर का उपयोग करके मेजबान पौधों में नेमाटोड-विशिष्ट जीन पेश किए। प्रस्तुत डीएनए मेजबान कोशिकाओं में इंद्रिय और विरोधी इंद्रिय दोनों प्रकार का उत्पादन करता है। ये पूरक स्ट्रैंड फिर डीएसआरएनए का उत्पादन करते हैं और आरएनएआई आरंभ करते हैं और इस प्रकार नेमाटोड के विशिष्ट आरएनए को शांत कर देते हैं। नतीजतन, परजीवी उस मेजबान में जीवित नहीं रह सकता जो इस आरएनए को व्यक्त करता है, जिससे उस परजीवी के खिलाफ प्रतिरोध पैदा होता है।