वाढीव अन्नोत्पादनाचा ‘बी’ प्लॅन

- डॉ. मनोहर चासकर

आधुनिक तंत्रज्ञानाच्या वापराने बी-बियाणांमध्ये भेडसवणाऱ्या/ उत्पन्न झालेल्या समस्या यशस्वीरित्या हाताळल्या जाऊ शकतात व बियाणांचा उपजावूपणा वाढवून अन्न उत्पादनाचा दर उंचावण्यासदेखील मदत होऊ शकते.

भविष्यातील नऊ अब्ज लोकांच्या गरजा पूर्ण करण्यासाठी २०५० पर्यंत जागतिक अन्न उत्पादनात ५० टक्के वाढ होणे आवश्‍यक आहे. जगभरातील अन्नाची वाढती मागणी आणि झपाट्याने बदलणारी हवामान परिस्थिती आपल्याला भविष्यातील पिढ्यांसाठी अन्न उत्पादनाची सुरक्षा प्रदान करू शकतील अशा तंत्रज्ञानाचा शोध घेण्यास प्रवृत्त करत आहेत.

अन्न उत्पादनासाठी बी-बियाणे ही प्राथमिक गरज आहे, जी भिन्नतेची अनुवांशिक क्षमता बाळगते आणि अंतिम उत्पादकता निर्धारीत करते. त्यामुळे बियाणे उत्पादन अन्न सुरक्षेसाठी मूलभूत असते. सध्याच्या कठोर हवामानाला प्रतिकार करू शकणारी बियाणे शेतकऱ्यांना जास्तीत-जास्त उत्पादन देऊ शकते. बियाण्यांना जोम देण्यासाठी आणि उत्पादकता वाढवण्यासाठी विविध रासायनिक खते आणि कीटकनाशकांचा आधुनिक शेतीत बराच वापर केला जातो. परंतु तो शाश्‍वत बियाणे उगवण आणि वाढ संतुलित करण्यासाठी गंभीर आव्हाने उभी करतो. तसेच रासायनिक द्रव्ये वापरूनही बियाणे उगवत नाहीत किंवा रोपे निरोगी रोपे होण्याआधीच मरतात, याला अनेक घटक कारणीभूत असू शकतात.

उगवणाची पहिली पायरी

योग्य प्रमाणात पाणी शोषण ही उगवणाची पहिली पायरी आहे. योग्य प्रमाणात पाणी शोषणाचा दर वाढल्याने उगवण क्षमता वाढली पाहिजे. खराब हायड्रेशन गतिशास्त्र असलेले बी-बियाणे पाण्याच्या प्रवेशास अडथळा दर्शवते आणि ते अभेद्य बियाणे मानले जाऊ शकते. कठीण आवरणाची बियाणे अगदी काही आठवडे पाणी शोषू शकत नाहीत, परिणामी त्यांचा उगवण दर कमी होतो. बियाणांमधील सुप्तावस्था दीर्घ काळ टिकल्याने पीक स्थापनेसाठी ती धोकादायक ठरू शकते. त्यामुळे सुप्तावस्थेतील बियाणे उगवण क्षमता गमावणे शक्‍य आहे.

बियाणांचे आरोग्य

दुसरीकडे बुरशी, जीवाणू, विषाणू, आळ्या आणि कीटक बियाणांमधील रोगास कारणीभूत ठरतात. बियाणांमधील जीवाणूंच्या उपस्थिती/ अनुपस्थितीवर बियाणांचे आरोग्य निश्‍चित केले जाते. बियाणांमधील रोग बियांचे भ्रुण कमकुवत किंवा नष्ट करू शकतात. बियाणांमधून जन्मलेले रोगजनक केवळ बियाणे वाढीस प्रतिबंधित करत नाहीत तर बियाणांचा जोमदेखील कमी करतात, ज्यामुळे उत्पादन कमी होते. (१५% ते ९०% उत्पादन क्षमता खालावू शकते.) याव्यतिरिक्त अजैविक ताण किंवा बाह्य वातावरणातील सततच्या बदलांमुळे बियाणांच्या वाढीवर आणि विकासावर प्रतिकूल परिणाम होतो. दुष्काळ, क्षारता, उष्णता, थंडी आणि जडधातू हे काही अजैविक ताण आहेत जे बियाणे अनुभवतात ज्यामुळे पीक उत्पादन कमी होते, तसेच वाढही कमी प्रमाणात होते. या ताणांमुळे सरासरी पीक उत्पादनात ५०% घट झाली आहे.

समस्यांवर मात करण्याचा मार्ग

सावित्रीबाई फुले पुणे विद्यापीठातील संशोधकांनी नुकत्याच प्रसिद्ध केलेल्या अहवालानुसार, बी-बियाणांमध्ये वाढत जाणाऱ्या समस्यांना आळा घातला जाऊ शकतो याला पुष्टी मिळालेली आहे. डॉ. मनोहर चासकर, डॉ. राजेंद्र पाटील आणि अमृता शेलार या संशोधकांनी प्रसिद्ध केलेल्या ‘चिंतनपर परीक्षणा’त म्हटले आहे, की आधुनिक तंत्रज्ञानाच्या वापराने बी-बियाणांमध्ये भेडसवणाऱ्या/ उत्पन्न झालेल्या समस्या यशस्वीरित्या हाताळल्या जाऊ शकतात व बियाणांचा उपजावूपणा वाढवून अन्न उत्पादनाचा दर उंचावण्यातदेखील मदत होऊ शकते. या संशोधकांच्या मते बियाणांची कार्यक्षमता सुधारण्यासाठी प्रगत तंत्रज्ञान अवलंबले जावे. पारंपारिक पद्धतींना अनेक मर्यादा आहेत.

‘कोल्ड प्लाजमा प्रायमिंग तंत्रज्ञान’

‘कोल्ड प्लाजमा प्रायमिंग तंत्रज्ञाना’च्या वापराद्वारे बियाणांच्या यशस्वी उगवण क्षमतेची चाचणी केली आहे. प्लाझ्मा ही पदार्थाची चौथी मूलभूत अवस्था आहे ज्यामध्ये इलेक्‍ट्रॉन, सकारात्मक चार्ज झालेले आयन, रॅडिकल्स, वायूंचे अणू-रेणू (उत्तेजित अवस्थेत) आणि अल्ट्राव्हायोलेट - व्हॅक्‍युम अल्ट्राव्हायोलेट किरणोत्सर्गासह उर्जेच्या श्रेणीतील फोटॉन असतात. कोल्ड प्लाज्मा प्रायमिंग तंत्रज्ञानामुळे बियांच्या आवरणाची झीज होऊ शकते. त्यामुळे बिया पाणी योग्य प्रमाणात शोषून उपजावू बनू शकतात. कोल्ड प्लाझ्मा ट्रिटमेंटच्या वापराने बियांचा पृष्ठभाग थोडासा मुद्दाम खराब/ खडबडीत केला जातो, ज्यामुळे बियांमध्ये ओलावा धरून ठेवण्याची क्षमता वाढते व उगवण क्षमतादेखील उंचावते. बियांमधील सुप्तता/ निद्रावस्था तोडण्यासाठी प्लाझ्मा उपचार प्रतिक्रियाशील प्रजाती निर्माण करतात. त्यात ‘नायट्रिक ऑक्‍साईड’चाही समावेश असतो. या तंत्रज्ञानामुळे उगवण वेगवान होते. कोल्ड प्लाझ्मा उपचारामुळे जिवाणू आणि बुरशी निष्क्रिय होण्यास मदत होते.

परिणामतः बियाणांमधले रोग आणि आर्थिक नुकसान होण्याची शक्‍यता कमी होते. हे तंत्रज्ञान हे बियांमध्ये मॉलीक्‍युलर स्तरावर सकारात्मक बदल घडवून आणतात. यामुळेही बियांची उगवण वाढवण्यास मदत होते तसेच कोंब फुटून मुळे बनण्यास मदत होते. कोल्ड प्लाझ्मा प्रायमिंगमुळे उगवणीच्या टप्प्यावर बियाणांच्या शारीरिक आणि जैवरासायनिक वैशिष्ट्यांवर सकारात्मक प्रभाव पडतो, त्यामुळे बियांमध्ये अँटिऑक्‍सिडंटस, शर्करा आणि प्रथिने यांची उत्तम वाढ होऊन त्या सशक्त बनतात.

बियांच्या वाढीच्या वेगवेगळ्या टप्प्यांवर कोल्ड ‘प्लाझ्मा प्रायमिंग इफेक्‍ट्‌स’ चांगल्या प्रकारे समजून घेण्यासाठी पेशींच्या स्तरावर आणि जैवरासायनिक स्तरावर बियांबाबत पुढील अभ्यास करणे आवश्‍यक आहे. प्रायमिंगचे इच्छित परिणाम प्राप्त करण्यासाठी कोल्ड प्लाझ्मा उपचारादरम्यान मोठ्या संख्येने पॅरामीटरचे परीक्षण आणि कोल्ड प्लाझ्माचे ऑप्टिमायझेशन करणे आवश्‍यक आहे. संशोधकांनी वेगवेगळ्या प्रकारच्या बियांसाठी ‘कोल्ड प्लाझ्मा प्रायमिंग’चे प्रोटोकॉल बनवण्याचा सल्ला दिला आहे. वेगवेगळ्या बियांसाठी वेगवेगळे प्रायमिंग प्रोटोकॉल बनवण्यासाठी प्लाझ्मा ट्रिटमेंट पॅरामीटरचे मॉडेलिंग करावे लागते. मशीन लर्निंग पद्धतींच्या आधारे संशोधकांनी दाखवून दिले आहे, की डेटा विश्‍लेषणाचा वापर ऑपरेशन संबंधित पॅरामीटरचा अंदाज लावण्यासाठी सोप्या आणि प्रभावी पद्धतीने बीज वर्तनात अपेक्षित प्रतिसाद प्राप्त करण्यासाठी केला जाऊ शकतो. हे संशोधन रॉयल सोसायटी ऑफ केमिस्ट्री, लंडन या प्रकाशकांनी RSC ऍडव्हान्सेस या जर्नलमध्ये प्रसिद्ध केले आहे.

(लेखक ‘सावित्रीबाई फुले पुणे विद्यापीठा’च्या विज्ञान-तंत्रज्ञान विभागाचे अधिष्ठाता आहेत.)